JP4448630B2 - 鋳造金型によるアルミニウム鋳造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳造金型のキャビティにアルミニウム溶湯を供給してキャビティ内でアルミニウム鋳物を鋳造する鋳造金型によるアルミニウム鋳造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウムの鋳造において、金型のキャビティにアルミニウム溶湯を供給する際に、アルミニウム溶湯の表面に酸化膜が生成し、生成した酸化膜がアルミニウム溶湯の表面張力を増加させ、アルミニウム溶湯の流動性を低下させることが起こり得る。このため、アルミニウム溶湯の表面に酸化膜が生成すると、アルミニウム溶湯の湯廻り性を好適に保つことは難しい。
【０００３】
そこで、アルミニウム鋳造の際に、アルミニウム溶湯の湯廻り性を好適に維持する鋳造方法として、例えば特願平１１−９１４４５号公報（特開２０００−２８００６３）「アルミニウム鋳造方法」が提案されている。以下、この技術について同公報の図を再掲して説明する。
【０００４】
図２４は従来のアルミニウム鋳造方法を説明する概略図である。アルミニウムを鋳造する際には、先ず窒素ガスボンべ１５０から窒素ガス（Ｎ2ガス）を金型１５１のキャビティ１５２に充填する。次に、窒素ガスを蓄留タンク１５３に送り、蓄留タンク１５３内のマグネシウム粉末（Ｍｇ粉末）を窒素ガスと共に加熱炉１５５内に送り込む。
この加熱炉１５５内でマグネシウム粉末を昇華させ、昇華したマグネシウムを窒素ガスと反応させて気体状のマグネシウム窒素化合物（Ｍｇ3Ｎ2）を得る。
【０００５】
このマグネシウム窒素化合物を配管１５６を通して金型１５１のキャビティ１５２内に導入し、導入したマグネシウム窒素化合物をキャビティ１５２の表面に析出させる。
次に、キャビティ１５２内にアルミニウム溶湯１５７を供給する。供給したアルミニウム溶湯１５７をマグネシウム窒素化合物と反応させて、アルミニウム溶湯１５７の表面の酸化物から酸素を取り除く。
【０００６】
これにより、アルミニウム溶湯１５７の表面に酸化皮膜が発生することを防ぎ、アルミニウム溶湯１５７の表面張力が増大することを抑えることができる。従って、アルミニウム溶湯１５７のキャビティ１５２への湯廻り性を好適に保つことができ、アルミニウム鋳造品の品質を高めることができる。
【０００７】
ここで、上述したマグネシウム窒素化合物の生成工程及びアルミニウム溶湯の注湯工程ついて詳しく説明する。
先ず、マグネシウム窒素化合物の生成工程について説明する。加熱炉１５５の内部でマグネシウム粉末を昇華させ、この昇華したマグネシウムを加熱炉１５５の内部で窒素ガスと反応させる。昇華したマグネシウムは加熱炉１５５の内部で浮遊しているために、マグネシウムの表面全域に窒素ガスが付着し、表面全域にマグネシウム窒素化合物を生成することになる。
【０００８】
次に、アルミニウム溶湯の注湯工程について説明する。
図２５は従来のアルミニウム鋳造方法の要部説明図であり、キャビティ１５２の表面にマグネシウム窒素化合物の層１５９（以下、「マグネシウム窒素化合物層１５９」という）を析出させた後、キャビティ１５２にアルミニウム溶湯１５７を供給した状態を示す。
キャビティ１５２にアルミニウム溶湯１５７を供給することにより、アルミニウム溶湯１５７の表面１５７ａが、マグネシウム窒素化合物層１５９の表面１５９ａに接触して還元し、アルミニウム溶湯１５７の表面１５７ａに発生した酸化物１５７ｂから酸素を取り除く。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図２５で説明したように、アルミニウム溶湯１５７の表面１５７ａをマグネシウム窒素化合物層１５９の表面１５９ａに接触させることで、アルミニウム溶湯１５７の表面１５７ａに発生した酸化物１５７ｂから酸素を取り除くことができる。
このことから、アルミニウム溶湯１５７の表面１５７ａに発生した酸化物１５７ｂから酸素を取り除くためには、アルミニウム溶湯１５７の表面１５７ａが接触するマグネシウム窒素化合物層１５９の表面１５９ａのみを存在させればよいことが判る。
【００１０】
しかし、図２４で説明したように、マグネシウム窒素化合物の生成を、加熱炉１５５の内部にマグネシウムを浮遊させた状態でおこなうので、マグネシウムの表面全域に窒素ガスが付着する。このため、マグネシウムの表面全域にマグネシウム窒素化合物を生成することになる。このマグネシウム窒素化合物をキャビティ１５２の表面に析出させるので、図２５に示すように膜厚ｔのマグネシウム窒素化合物層１５９になる。
【００１１】
このため、キャビティ１５２の表面に、過剰なマグネシウム窒素化合物層１５９を析出させることになり、マグネシウム窒素化合物層１５９の生成に時間がかかり、そのことが生産性を高める妨げになる。
加えて、過剰なマグネシウム窒素化合物層１５９を生成することになるので、窒素ガスの使用量も多くなり、そのことがコストを下げる妨げになる。
【００１２】
さらに、上記公報の鋳造方法では、マグネシウム窒素化合物層１５９をキャビティ１５２の表面に生成する工程の前工程において、キャビティ１５２内に空気を残したままの状態で、キャビティ１５２内に窒素ガスを充填する方法を採用している。
このため、キャビティ１５２内から空気を円滑に逃がすことが難しく、キャビティ１５２内を窒素ガスの雰囲気状態にするまでに時間がかかり、そのことが生産性を高める妨げになる。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、マグネシウム窒素化合物の生成を短い時間でおこなうことができ、かつ窒素ガスの使用量を少なくすることができる鋳造金型によるアルミニウム鋳造方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の請求項１は、キャビティを形成する金型表面にマグネシウムを含有した離型剤を塗布する工程と、この離型剤を塗布した金型表面でキャビティを形成する工程と、このキャビティ内に窒素ガスを導入し、この窒素ガスをマグネシウムに反応させることにより金型表面に窒化マグネシウムを生成させる工程と、この窒化マグネシウムを生成させたキャビティ内に、アルミニウム溶湯を供給してアルミニウム溶湯の表面を窒化マグネシウムで還元させながらキャビティ内でアルミニウム製の鋳物を鋳造する工程とから鋳造金型によるアルミニウム鋳造方法を構成する。
【００１５】
窒化マグネシウムを生成する際に、先ずマグネシウムを含有した離型剤を金型表面に塗布し、次にキャビティに窒素ガスを導入する。離型剤の表面のマグネシウムが窒素ガスに反応して窒化マグネシウムを生成する。
これにより、離型剤に含有した全てのマグネシウムのうち、離型剤の表面に露出したマグネシウムだけに窒素ガスを反応させることができる。このため、窒化マグネシウムの生成時間を短くすることができる。
加えて、離型剤の表面に露出したマグネシウムだけに窒素ガスを反応させて窒化マグネシウムを生成すればよいので、窒素ガスの使用量を少なくすることができる。
【００１６】
ここで、金型表面にマグネシウムを付着させるその他の例として、マグネシウムを加熱して昇華させ、昇華した気体状のマグネシウムをキャビティ内に導入することにより、気体状のマグネシウムを金型表面に析出させることも考えられる。
しかし、この方法は、マグネシウムを昇華させるための加熱手段を必要とし、加えて昇華した気体状のマグネシウムをキャビティ内に導くためには、例えば不活性ガスで気体状のマグネシウムを導く必要があるのでガス導入手段を必要とする。このため、設備費が嵩み、鋳造品のコストを抑える妨げになる。
そこで、請求項１において、マグネシウムを含有した離型剤を金型表面に塗布することにした。これにより、マグネシウムを昇華するための加熱手段や、気体状のマグネシウムをキャビティに導入するガス導入手段を不要にすることができる。
【００１７】
加えて、鋳造の際には、鋳造工程後に金型から鋳物を離型するために、金型表面に離型剤を塗布することは一般的な作業工程であり、この塗布工程を利用してマグネシウムを金型表面に塗布することができるので、金型表面にマグネシウムを塗布するための工程を新たに加える必要はない。このため、鋳造工程の簡素化を図ることができる。
【００１８】
請求項２は、離型剤として油性の離型剤を使用したことを特徴とする。
ここで、万が一水性の離型剤を使用すると、離型剤に含まれるマグネシウムが離型剤の水分（酸素）と反応して酸化マグネシウムになる。従って、この後にキャビティ内に窒素ガスを導入しても窒化マグネシウムが生成されず、アルミニウム溶湯の表面を還元することはできない。
そこで、請求項２において、油性の離型剤を使用することで、マグネシウムと水（酸素）との反応を防止するようにした。これにより、キャビティ内に窒素ガスを導入することで窒化マグネシウムを生成し、この窒化マグネシウムでアルミニウム溶湯の表面を還元してアルミニウム溶湯の流動性を好適に保つことが可能になる。
【００１９】
請求項３は、離型剤に含むマグネシウムの含有量を２〜２０重量％に設定したことを特徴とする。
マグネシウムの含有量が２重量％未満になると、窒素ガスとの反応が乏しくなる。反応を良好におこなうためには、金型又は窒素ガスを５００℃以上に加熱する必要があり、加熱時間が長くかかる。このため、鋳造工程のサイクルタイムが長くなり生産性が低下する。
そこで、マグネシウムの含有量を２重量％以上に設定することで、金型又は窒素ガスの加熱温度を抑えサイクルタイムを短くして生産性を高めるようにした。
【００２０】
また、マグネシウムの含有量が２０重量％を越えると、マグネシウムに窒素ガスを反応させて窒化マグネシウムを生成する際に過剰の反応熱が発生することが考えられる。このため、雰囲気が７００℃以上になり金型の耐久性が低下する虞がある。そこで、マグネシウムの含有量を２０重量％以下に設定することで、反応熱を抑え金型の耐久性を高めるようにした。
【００２１】
請求項４は、離型剤を塗布する部位を、金型表面のうちの湯回り性の悪い部位とすることを特徴とする。
【００２２】
アルミニウム溶湯は粘性流体の一種であるから流路断面積が小さい、若しくは流路断面の縦又は横寸法が小さいときには流速が低下し、湯回り性が悪くなる。キャビティには湯回り性の悪い部位がどうしても存在する。
【００２３】
そこで、請求項４では、湯回り性の悪い部位のみに離型剤を塗布することで、この部位に窒化マグネシウムを生成することにした。
これにより、アルミニウム溶湯が湯回り性の悪い部位まで到達したとき、アルミニウム溶湯の表面を窒化マグネシウムに接触させることができる。このアルミニウム溶湯の表面には酸化物が発生している可能性があるが、万が一酸化物が発生していても、酸化物が窒化マグネシウムと反応して酸化物から酸素を取り除くことができる。
【００２４】
よって、アルミニウム溶湯の表面に酸化皮膜が発生することを防いで、アルミニウム溶湯の表面張力が増大することを抑えることができる。従って、湯回り性が悪い部位においても、アルミニウム溶湯の湯廻り性を好適に保つことができる。
【００２５】
加えて、湯回り性の悪い部位にのみ離型剤を塗布して、離型剤のマグネシウムに窒素ガスを反応させることにより、この部位にのみ窒化マグネシウムを生成させればよいので、窒素の使用量をさらに減らすことができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は本発明に係る鋳造金型によるアルミニウム鋳造方法（第１実施形態）で鋳造したディスクロータの斜視図である。
ディスクロータ１０は、円筒形のハブ部１１と、ハブ部１１に一体に成形した円盤状のディスク部１８とからなアルミニウム製の部材である。
【００２７】
ハブ部１１は、周壁１２の外側端に蓋１３を一体成形したもので、蓋１３の中央に開口１４を開け、開口１４の周囲にボルト孔１５・・・（・・・は複数個を示す。以下同様。）及びスタッド孔１６・・・を開けたものである。
ボルト孔１５・・・から図示しないボルトを差込み、これらのボルトでディスクロータ１０をドライブシャフト（図示しない）側に取り付ける。
なお、スタッド孔１６・・・は、ディスクロータ１０に車輪を取り付けるために、図示しないスタッドを圧入する孔である。
【００２８】
図２は本発明に係る鋳造金型によるアルミニウム鋳造方法（第１実施形態）を実施するためのアルミニウム鋳造装置の全体概略図である。
アルミニウム鋳造装置２０は、鋳造金型２２を備えた鋳造装置本体２１と、鋳造金型２２の金型表面２５で形成したキャビティ内に窒素（Ｎ2）ガスを導入する窒素ガス導入部５０とを備える。
金型表面２５は、固定型２３及び可動型２４に形成した表面である。
【００２９】
鋳造装置本体２１は、ベース３０に固定板３１を取付け、この固定板３１に鋳造金型２２の固定型２３を取付け、固定板３１にガイドロッド３２，３２を取付け、ガイドロッド３２，３２で可動板３３を移動自在に支え、可動板３３に鋳造金型２２の可動型２４を取付け、固定型２３及びベース３０にキャビティに開口する湯路３４を形成し、湯路３４内に移動自在にプランジャ３５を備え、この湯路３４から鉛直に湯口３６を形成し、湯口３６の上端をほぞ３７で塞ぎ、この湯口３６に連通可能な注湯槽３８を湯口３６の上方に備える。
固定型２３及び可動型２４で鋳造金型２２を構成する。
【００３０】
このアルミニウム鋳造装置２０によれば、可動板３３を移動手段（図示しない）で矢印の方向に移動することにより可動型２４を型締め位置（図に示す位置）と型開き位置とに移動することができる。可動型２４を型締め位置に静止させることで、固定型２３及び可動型２４のそれぞれの金型表面２５でキャビティを形成することができる。
このキャビティにアルミニウム溶湯３９を供給した後、プランジャ３５でアルミニウム溶湯３９を加圧することによりキャビティ内でアルミニウム鋳物を鋳造することができる。
【００３１】
加えて、鋳造装置本体２１は、キャビティを形成する金型表面２５のうち、図１に示す円盤状のディスク部１８（薄肉部）に相当する部位２５ａに沿って、すなわち固定型２３の外周及び可動型２４の外周に沿って加熱部（カートリッジヒータ）２７を配置するように鋳造金型２２に埋設したものである。
これにより、ディスク部１８（薄肉部）に相当する部位２５ａを所定温度（一例として、４００〜５００℃未満）に加熱することができる。
ディスク部１８（薄肉部）に相当する部位２５ａは、金型表面２５のうちで、比較的湯回り性を良好に確保することが難しい部位である。
【００３２】
窒素ガス導入部５０は、キャビティに窒素導入流路５１を介して窒素ガスボンべ５２を連通し、窒素導入流路５１の途中に窒素用開閉弁５３を備える。
窒素用開閉弁５３は、窒素導入流路５１を開・閉状態に切換える弁である。窒素用開閉弁５３を開状態に切換えることで、窒素ガスボンべ５２内の窒素ガスを窒素導入流路５１を介してキャビティ内に導入することができる。
【００３３】
以下、本発明に係る第１実施形態の鋳造方法をアルミニウム鋳造装置２０で実施する例について説明する。
図３は本発明に係る第１実施形態のアルミニウム鋳造方法を説明するフローチャートであり、図中ＳＴ××はステップ番号を示す。
ＳＴ１０；鋳造金型を型開きした状態で、キャビティを形成する金型表面にマグネシウムを含有した離型剤を塗布する。
ＳＴ１１；鋳造金型を型締めすることにより、離型剤を塗布した金型表面でキャビティを形成する。
ＳＴ１２；金型表面のうちで、鋳物の薄肉部に相当する部位を加熱する。
ＳＴ１３；このキャビティ内に窒素ガスを導入し、この窒素ガスをマグネシウムに反応させることにより金型表面に窒化マグネシウムを生成する。
ＳＴ１４；この窒化マグネシウムを生成させたキャビティ内に、アルミニウム溶湯を供給してアルミニウム溶湯の表面を窒化マグネシウムで還元させながらキャビティ内でアルミニウム製の鋳物を鋳造する。
以下、本発明に係る鋳造金型によるアルミニウム鋳造方法のＳＴ１０〜ＳＴ１４の工程を図４〜図８で詳しく説明する。
【００３４】
先ず、ＳＴ１０において、図２に示す鋳造金型２２の可動型２４を矢印の如く移動することにより、鋳造金型２２を型開きする。次に、固定型２３及び可動型２４のそれぞれの金型表面のうちの、鋳物の薄肉部に相当する部位（図１に示す、ディスクロータ１０のディスク部１８に相当する部位）２５ａに離型剤を塗布することにより離型層４０を形成する。
【００３５】
図４は本発明に係る第１実施形態のアルミニウム鋳造方法の第１説明図であり、ＳＴ１１〜１２を示す。
鋳造金型２２を型開した状態で、金型表面２５のうちの鋳物の薄肉部に相当する部位２５ａに離型剤を塗布することにより離型層４０を形成する。離型層４０を形成した後、鋳造金型２２を型締してそれぞれの金型表面２５でキャビティを形成する（この状態を図４に示す。）。
【００３６】
金型表面の部位２５ａに塗布した離型剤は、粉末状のマグネシウムを２〜２０重量％含有させた油性の離型剤である。なお、マグネシウムの含有量は５〜１０重量％であることがより好ましい。
マグネシウムの含有量を２〜２０重量％、好ましくは５〜１０重量％に設定した理由については後述する。
【００３７】
金型表面の部位２５ａに離型層４０を形成した後、加熱部（カートリッジヒータ）２７を加熱する。この加熱の際に、金型表面部の部位２５ａの温度を、一例として４００〜５００℃未満となるように加熱部（カートリッジヒータ）２７を制御する。
【００３８】
図５は本発明に係る第１実施形態のアルミニウム鋳造方法の第２説明図であり、ＳＴ１３を示す。
窒素ガス導入部５０の窒素用開閉弁５３を開状態に切換える。窒素用開閉弁５３を開状態に切換えることで、窒素ガスボンべ５２内の窒素ガスを窒素導入流路５１に流す。これにより、窒素ガスボンべ５２内の窒素ガスを窒素導入流路５１を介して金型表面２５で形成したキャビティ内に導入する。
【００３９】
図６は本発明に係る第１実施形態のアルミニウム鋳造方法の第３説明図であり、ＳＴ１３を示す。
ここで、金型表面２５の部位２５ａを、加熱部（カートリッジヒータ）２７で一例として４００〜５００℃未満に加熱している。これにより、離型層４０の表面のマグネシウムと窒素ガスとが反応して、この部位２５ａの表面に窒化マグネシウム（Ｍｇ3Ｎ2）４２を生成する。
【００４０】
ここで、離型剤に含むマグネシウムの含有量を２〜２０重量％に設定した理由を説明する。
すなわち、マグネシウムの含有量が２重量％未満になると、窒素ガスとの反応が乏しくなる。反応を良好におこなうためには、金型表面２５の部位２５ａを５００℃以上に加熱する必要があり、加熱時間が長くなる。このため、鋳造工程のサイクルタイムが長くなり生産性が低下する。
【００４１】
そこで、マグネシウムの含有量を２重量％以上に設定することで、金型表面２５の部位２５ａの加熱温度を低く抑えサイクルタイムを短くして生産性を高めるようにした。
なお、マグネシウムの含有量を５重量％以上に設定することで、上記効果をより高めることができる。
【００４２】
また、マグネシウムの含有量が２０重量％を越えると、マグネシウムに窒素ガスを反応させて窒化マグネシウムを生成する際に過剰の反応熱が発生することが考えられる。このため、雰囲気が７００℃以上になり金型の耐久性が低下する虞がある。そこで、マグネシウムの含有量を２０重量％以下に設定することで、反応熱を抑え金型の耐久性を高めるようにした。
なお、マグネシウムの含有量を１０重量％以下に設定することで、上記効果をより高めることができる。
【００４３】
このように、離型剤に含むマグネシウムの含有量を２〜２０重量％に設定することにより、金型表面２５の部位２５ａを、加熱部（カートリッジヒータ）２７で一例として４００〜５００℃未満）に加熱することで、離型層４０を加熱して窒化マグネシウム４２を生成しやすくすることができる。このため、窒化マグネシウム４２を効率よく生成することができる。
【００４４】
また、加熱温度を４００〜５００℃未満に設定することで、雰囲気を７００℃以下に抑えることができるので、鋳造金型２２の耐久性を維持することができる。
そして、金型表面２５の部位２５ａに窒化マグネシウム４２を生成させた後、図５に示す窒素用開閉弁５３を閉状態に切換える。
【００４５】
図４及び図６で説明したように、窒化マグネシウム４２を生成する際に、先ずマグネシウムを含有した離型剤を、金型表面２５の部位２５ａに塗布して離型層４０を形成する。次に、金型表面２５で形成したキャビティに窒素ガスを導入する。離型層４０の表面のマグネシウムが窒素ガスに反応して、金型表面２５の部位２５ａに窒化マグネシウム４２を生成する。
これにより、離型層４０に含有した全てのマグネシウムのうち、離型層４０の表面に露出したマグネシウムだけに窒素ガスを反応させることができる。このため、窒化マグネシウム４２の生成時間を短くすることができる。
【００４６】
加えて、離型層４０の表面に露出したマグネシウムだけに窒素ガスを反応させて窒化マグネシウム４２を生成すればよいので、窒素ガスの使用量を少なくすることができる。
【００４７】
ここで、金型表面２５の部位２５ａにマグネシウムを付着させる方法として、マグネシウムを加熱することにより昇華し、昇華した気体状のマグネシウムをキャビティ内に導入することにより、気体状のマグネシウムを金型表面２５の部位２５ａに析出させるという方法も考えられる。
【００４８】
しかし、この方法を採用するためには、マグネシウムを昇華させるための加熱手段を必要とし、加えて昇華した気体状のマグネシウムを、例えば不活性ガスでキャビティ内に導くためにガス導入手段を必要とする。このため、設備費が嵩み、鋳造品のコストを抑える妨げになる。
そこで、マグネシウムを含有した離型剤を金型表面２５の部位２５ａに塗布することにした。これにより、マグネシウムを昇華するための加熱手段や、気体状のマグネシウムをキャビティに導入するガス導入手段を不要にすることができる。
【００４９】
加えて、鋳造工程後に鋳造金型２２から鋳物を離型するために、金型表面２５に離型剤を塗布することは一般的な作業工程であり、この塗布工程を利用してマグネシウムを金型表面２５の部位２５ａに塗布することができるので、金型表面２５の部位２５ａにマグネシウムを塗布するための工程を新たに加える必要はない。このため、鋳造工程の簡素化を図ることができる。
【００５０】
図７（ａ），（ｂ）は本発明に係る第１実施形態のアルミニウム鋳造方法の第４説明図であり、ＳＴ１４の前半を示す。
（ａ）において、鋳造装置本体２１のほぞ３７を操作して湯口３６を開口させることにより、注湯槽３８のアルミニウム溶湯３９を湯口３６及び湯路３４を通して、金型表面２５で形成したキャビティに矢印の如く供給する。
【００５１】
ここで、離型剤として水性の離型剤を使用することも考えられるが、水性の離型剤を使用すると、離型剤に含まれるマグネシウムが離型剤の水分（酸素）と反応して酸化マグネシウムになる。従って、この後にキャビティ内に窒素ガスを導入しても窒化マグネシウムが生成されず、アルミニウム溶湯３９の表面を還元することはできない。
そこで、離型剤を油性の離型剤とした。油性の離型剤を使用することで、マグネシウムと水（酸素）との反応を防止するようにした。これにより、キャビティ内に窒素ガスを導入することで窒化マグネシウムを生成し、この窒化マグネシウムでアルミニウム溶湯３９の表面を還元してアルミニウム溶湯３９の流動性を好適に保つことが可能になる。
【００５２】
ところで、アルミニウム溶湯３９は、粘性流体の一種であるから流路断面積が大きいときには湯回り性を好適に保ちやすく、流路断面積が小さいときや流路断面の縦寸法又はよこ寸法が小さいときには湯回り性が悪くなる。キャビティには湯回り性の悪い部位がどうしても存在する。
このため、広い空間を形成する金型表面２５の部位（湯回り性が良好な部位）２５ｂにおいては、万が一アルミニウム溶湯３９の表面３９ａに酸化物３９ｂ（図７（ｂ）に示す）が発生していても、アルミニウム溶湯３９を円滑に流すことができる。
【００５３】
一方、狭い空間を形成する金型表面２５の部位（すなわち、湯回り性を良好に確保することが難しい部位）２５ａにおいてはアルミニウム溶湯３９は比較的流れ難いので、アルミニウム表面３９ａに酸化物３９ｂが発生していると、アルミニウム溶湯３９を円滑に流すことが難しい。
そこで、狭い空間を形成する金型表面２５の部位２５ａに、窒化マグネシウム５８ｂを生成させ、この窒化マグネシウム５８ｂでアルミニウム溶湯３９の酸化物３９ｂを還元することにした。この作用を（ｂ）で説明する。
【００５４】
（ｂ）において、キャビティ内に供給したアルミニウム溶湯３９が、金型表面２５の部位２５ａまで到達すると、アルミニウム溶湯３９の表面３９ａが、窒化マグネシウム４２に接触する。
このアルミニウム溶湯３９の表面３９ａには酸化物３９ｂが発生している可能性があるが、万が一酸化物３９ｂが発生していても、酸化物３９ｂが窒化マグネシウム４２と反応して酸化物３９ｂから酸素を取り除くことができる。
【００５５】
これにより、アルミニウム溶湯３９の表面３９ａに酸化皮膜が発生することを防いで、アルミニウム溶湯３９の表面張力が増大することを抑えることができる。従って、金型表面２５の部位２５ａにおいて、アルミニウム溶湯３９の湯廻り性を好適に保つことができる。
【００５６】
図８（ａ），（ｂ）は本発明に係る第１実施形態のアルミニウム鋳造方法の第５説明図であり、ＳＴ１４の後半を示す。
（ａ）において、注湯槽３８からアルミニウム溶湯３９をキャビティ側に所定量供給した後、ほぞ３７で湯口３６を閉じる。この状態で、プランジャ３５をキャビティに向けて押出すことにより、アルミニウム溶湯３９をキャビティ内に充填する。
【００５７】
（ｂ）において、鋳造金型２２を型開きすることにより、アルミニウム溶湯３９（（ａ）に示す）が凝固して得たアルミニウム鋳造品３９ｃを取り出す。アルミニウム鋳造品３９ｃは、注湯の際に湯廻り性を好適に保つことができるので、品質をより優れたものとすることができる。
このアルミニウム鋳造品３９ｃを加工して図１に示すディスクロータ１０を得る。
【００５８】
以下、第２〜第４実施形態について説明する。なお、第２〜第４実施形態において第１実施形態と同一部材については同一符号を付して説明を省略する。
先ず、第２実施形態を図９〜図１２に基づいて説明する。
図９は本発明に係る鋳造金型によるアルミニウム鋳造方法（第２実施形態）を実施するためのアルミニウム鋳造装置の全体概略図である。
アルミニウム鋳造装置８０は、鋳造金型８２を備えた鋳造装置本体８１と、鋳造金型８２の金型表面８７で形成したキャビティ内に窒素（Ｎ2）ガスを導入する窒素ガス導入部５０とを備える。
金型表面８７は、固定型８３、可動型８４及び中子８５に形成した表面である。
【００５９】
鋳造装置本体８１は、ベース９０に固定板９１を取付け、この固定板９１に固定型８３を取付け、ベース９０に可動板９２を移動自在に取付け、可動板９２に可動型８４を取付け、可動板９２を移動する移動手段９３をベース９０に設け、ベース９０に鋳造金型８２の中子８５を昇降手段９４で昇降自在に取付け、キャビティに開口する湯路９５を可動型８４に形成し、湯路９５に対して鉛直に湯口９６を形成し、アルミニウム溶湯３９を蓄える注湯槽９７を湯口９６の上方に備え、鋳造金型８２の上端にガス抜きや押湯用の開口９８を備える。
固定型８３、可動型８４及び中子８５で鋳造金型８２を構成する。
【００６０】
なお、図９においては、鋳造装置本体８１の理解を容易にするために湯口９６及び開口９８をキャビティに対して大きく図示して説明するが、現実の湯口９６及び開口９８はキャビティに対して十分に小さく、鋳造金型８２を型締めするとキャビティは殆ど密閉状態を維持することができる。
【００６１】
このアルミニウム鋳造装置８０によれば、可動板９２を移動手段９３で矢印の方向に移動することにより可動型８４を型締め位置（図に示す位置）と型開き位置とに移動することができる。また、昇降手段９４で中子８５を矢印の方向に移動することにより中子８５を型締め位置（図に示す位置）と型開き位置とに移動することができる。
【００６２】
可動型８４及び中子８５を型締め位置に静止させることで、固定型８３、可動型８４及び中子８５の金型表面８７でキャビティを形成することができる。このキャビティにアルミニウム溶湯３９を供給してキャビティ内でアルミニウム鋳物を鋳造することができる。
鋳造装置本体８１は、大気圧下で自重を利用してアルミニウム溶湯３９をキャビティ内に流込む構成にしたもので、この点で第１実施形態の鋳造装置本体２１と異なる。
【００６３】
加えて、鋳造装置本体８１は、キャビティを形成する金型表面８７のうち、シリンダブロックのシリンダ部（薄肉部）に相当する部位８７ａに沿って、すなわち固定型８３の左下部及び中子８５の外周に加熱部（カートリッジヒータ）８８を配置するように鋳造金型８２に埋設したものである。
これにより、金型表面８７の部位８７ａを所定温度（一例として、４００〜５００℃未満）に加熱することができる。
金型表面８７の部位８７ａは、金型表面８７のうちで、比較的湯回り性を良好に確保することが難しい部位である。
【００６４】
次に、本発明に係る第２実施形態の鋳造方法をアルミニウム鋳造装置８０で実施する例について図３及び図９〜図１２に基づいて説明する。
先ず、図３のＳＴ１０の工程を説明する。
図９に示す鋳造金型８２の可動型８４を移動することにより、鋳造金型８２を型開きし、固定型８３、可動型８４及び中子８５の金型表面８７の部位８７ａに離型剤を塗布する。
【００６５】
図１０（ａ），（ｂ）は本発明に係る第２実施形態のアルミニウム鋳造方法の第１説明図であり、ＳＴ１１〜１３を示す。
（ａ）において、金型表面８７の部位８７ａに離型剤を塗布することで、部位８７ａに離型層１００を形成した後、鋳造金型８２を型締して金型表面８７でキャビティを形成する。
金型表面８７の部位８７ａに塗布した離型剤は、粉末状のマグネシウムを２〜２０重量％含有させた油性の離型剤である。なお、マグネシウムの含有量は５〜１０重量％であることがより好ましい。
マグネシウムの含有量を２〜２０重量％、好ましくは５〜１０重量％に設定した理由は、第１実施形態と同じ理由なので説明を省略する。
【００６６】
金型表面８７の部位８７ａに離型層１００を形成した後、加熱部（カートリッジヒータ）８８を加熱する。このとき、金型表面８７の部位８７ａの温度を、一例として４００〜５００℃未満になるように加熱部（カートリッジヒータ）８８を制御する。
【００６７】
（ｂ）において、図９に示す窒素ガス導入部５０の窒素用開閉弁５３を開状態に切換える。窒素用開閉弁５３を開状態に切換えることで、窒素ガスボンべ５２内の窒素ガスを窒素導入流路５１に流す。これにより、窒素ガスボンべ５２内の窒素ガスを窒素導入流路５１を介して金型表面８７で形成したキャビティ内に導入する。
【００６８】
ここで、金型表面８７の部位８７ａを、加熱部（カートリッジヒータ）８８で、一例として４００〜５００℃未満に加熱している。これにより、離型層１００の表面のマグネシウムと窒素ガスとが反応して、この部位８７ａの表面に窒化マグネシウム（Ｍｇ3Ｎ2）１０２を生成する。
【００６９】
ここで前述したように、離型剤に含むマグネシウムの含有量を２〜２０重量％に設定することにより、金型表面８７の部位８７ａを、加熱部（カートリッジヒータ）８８で、一例として４００〜５００℃未満）まで加熱することで、離型層１００を加熱して窒化マグネシウム１０２を生成しやすくすることができる。このため、窒化マグネシウム１０２を効率よく生成することができる。
また、４００〜５００℃未満に加熱することで、雰囲気を７００℃以下に抑えることができるので、鋳造金型８２の耐久性を維持することができる。
そして、金型表面２５の部位８７ａに窒化マグネシウム１０２を生成させた後、図９に示す窒素用開閉弁５３を閉状態に切換える。
【００７０】
図１０で説明したように、窒化マグネシウム１０２を生成する際に、先ずマグネシウムを含有した離型剤を、金型表面８７の部位８７ａに塗布し、次にキャビティに窒素ガスを導入する。離型層１００の表面のマグネシウムが窒素ガスに反応して窒化マグネシウム１０２を生成する。
これにより、離型層１００に含有した全てのマグネシウムのうち、離型層１００の表面に露出したマグネシウムだけに窒素ガスを反応させることができる。このため、窒化マグネシウム１０２の生成時間を短くすることができる。
【００７１】
加えて、離型層１００の表面に露出したマグネシウムだけに窒素ガスを反応させて窒化マグネシウム１０２を生成すればよいので、窒素ガスの使用量を少なくすることができる。
【００７２】
ここで、金型表面８７の部位８７ａにマグネシウムを付着させる方法として、マグネシウムを加熱することにより昇華し、昇華した気体状のマグネシウムをキャビティ内に導入することにより、気体状のマグネシウムを部位８７ａに析出させるという方法も考えられる。
【００７３】
しかし、この方法を採用するためには、マグネシウムを昇華させるための加熱手段を必要とし、加えて昇華した気体状のマグネシウムを、例えば不活性ガスでキャビティ内に導くためにガス導入手段を必要とする。このため、設備費が嵩み、鋳造品のコストを抑える妨げになる。
そこで、マグネシウムを含有した離型剤を金型表面８７の部位８７ａに塗布することにした。これにより、マグネシウムを昇華するための加熱手段や、気体状のマグネシウムをキャビティに導入するガス導入手段を不要にすることができる。
【００７４】
加えて、鋳造工程後に鋳造金型８２から鋳物を離型するために、金型表面８７に離型剤を塗布することは一般的な作業工程であり、この塗布工程を利用してマグネシウムを金型表面８７の部位８７ａに塗布することができるので、金型表面８７の部位８７ａにマグネシウムを塗布するための工程を新たに加える必要はない。このため、鋳造工程の簡素化を図ることができる。
【００７５】
次に、図３のＳＴ１４の工程を図１１及び図１２で説明する。
図１１（ａ），（ｂ）は本発明に係る第２実施形態のアルミニウム鋳造方法の第２説明図である。
（ａ）において、鋳造装置本体８１の注湯槽９７を傾けることにより、注湯槽９７のアルミニウム溶湯３９を湯口９６及び湯路９５を通してキャビティに矢印の如く供給する。
【００７６】
ここで、第１実施形態と同様に、離型剤を油性の離型剤とした。油性の離型剤を使用することで、マグネシウムと水（酸素）との反応を防止するようにした。これにより、キャビティ内に窒素ガスを導入することで窒化マグネシウムを生成し、この窒化マグネシウムでアルミニウム溶湯３９の表面を還元してアルミニウム溶湯３９の流動性を好適に保つことが可能になる。
【００７７】
ところで、アルミニウム溶湯３９は、第１実施形態で説明したように粘性流体の一種であるから流路断面積が大きいときには湯回り性を好適に保ちやすく、流路断面積が小さいときや流路断面の縦寸法又はよこ寸法が小さいときには湯回り性が悪くなる。キャビティには湯回り性の悪い部位がどうしても存在する。
このため、広い空間を形成する金型表面８７の部位（湯回り性が良好な部位）８７ｂにおいては、万が一アルミニウム溶湯３９の表面３９ａに酸化物３９ｂが発生していても、アルミニウム溶湯３９を円滑に流すことができる。
【００７８】
一方、狭い空間を形成する金型表面８７の部位（すなわち、湯回り性を良好に確保することが難しい部位）８７ａにおいてはアルミニウム溶湯３９は比較的流れ難いので、アルミニウム表面３９ａに酸化物３９ｂが発生していると、アルミニウム溶湯３９を円滑に流すことが難しい。
そこで、狭い空間を形成する金型表面８７の部位８７ａにおいては、部位８７ａに窒化マグネシウム１０３を生成させ、この窒化マグネシウム１０３でアルミニウム溶湯３９の酸化物３９ｂを還元することにした。この作用を（ｂ）で説明する。
【００７９】
（ｂ）において、キャビティ内に供給したアルミニウム溶湯３９が、金型表面８７の部位８７ａまで到達すると、アルミニウム溶湯３９の表面３９ａが、窒化マグネシウム１０２に接触する。
このアルミニウム溶湯３９の表面３９ａには酸化物３９ｂが発生している可能性があるが、万が一酸化物３９ｂが発生していても、酸化物３９ｂが窒化マグネシウム１０２と反応して酸化物３９ｂから酸素を取り除くことができる。
【００８０】
これにより、アルミニウム溶湯３９の表面３９ａに酸化皮膜が発生することを防いで、アルミニウム溶湯３９の表面張力が増大することを抑えることができる。従って、金型表面８７の部位８７ａにおいて、アルミニウム溶湯３９の湯廻り性を好適に保つことができる。
【００８１】
図１２（ａ），（ｂ）は本発明に係る第２実施形態のアルミニウム鋳造方法の第３説明図である。
（ａ）において、注湯槽９７からアルミニウム溶湯３９をキャビティに所定量供給した後、注湯槽９７を水平に戻す。アルミニウム溶湯３９が凝固した後、昇降手段９４で中子８５を矢印▲１▼の如く下げ、移動手段９３で可動型８４を矢印▲２▼の如く移動することにより、鋳造金型８２を型開きする。
【００８２】
（ｂ）において、鋳造金型８２を型開きすることにより、アルミニウム溶湯３９（（ａ）に示す）が凝固して得たアルミニウム鋳造品１０５を取り出す。アルミニウム鋳造品１０５は、注湯の際に湯廻り性を好適に保つことができるので、品質をより優れたものとすることができる。
このアルミニウム鋳造品１０５から非製品部１０５ａ及び非製品部１０５ｂを除去した後、製品部を加工してエンジンのシリンダブロックを得る。
【００８３】
次に、第３実施形態を図１３〜図１９に基づいて説明する。
図１３は本発明に係る鋳造金型によるアルミニウム鋳造方法（第３実施形態）を実施するためのアルミニウム鋳造装置の全体概略図である。
アルミニウム鋳造装置１２０は、鋳造金型１２２を備えた鋳造装置本体１２１と、鋳造金型１２２の金型表面２５で形成したキャビティ内に窒素（Ｎ2）ガスを導入する窒素ガス導入部１３０とを備える。
金型表面２５は、第１実施形態と同様に固定型２３及び可動型２４に形成した表面である。
【００８４】
鋳造装置本体１２１は、第１実施形態の鋳造金型２２から加熱部２７を取除いたものであり、その他の構成は鋳造装置本体２１と同様である。
また、窒素ガス導入部１３０は、第１実施形態を構成する窒素ガス導入部５０の窒素導入流路５１の途中に加熱部（ヒータ）１３１を備えたもので、その他の構成は窒素ガス導入部５０と同様である。
窒素ガス導入部１３０によれば、加熱部（ヒータ）１３１を備えることで、窒素導入流路５１を流れる窒素ガスを所定温度（一例として、４００〜５００℃未満）に加熱することができる。
【００８５】
以下、本発明に係る第３実施形態の鋳造方法をアルミニウム鋳造装置１２０で実施する例について説明する。
図１４は本発明に係る第３実施形態のアルミニウム鋳造方法を説明するフローチャートであり、図中ＳＴ××はステップ番号を示す。
ＳＴ２０；鋳造金型を型開きした状態で、キャビティを形成する金型表面にマグネシウムを含有した離型剤を塗布する。
ＳＴ２１；鋳造金型を型締めすることにより、離型剤を塗布した金型表面でキャビティを形成する。
ＳＴ２２；加熱した窒素ガスをキャビティ内に導入し、この窒素ガスをマグネシウムに反応させることにより金型表面に窒化マグネシウムを生成する。
ＳＴ２３；この窒化マグネシウムを生成させたキャビティ内に、アルミニウム溶湯を供給してアルミニウム溶湯の表面を窒化マグネシウムで還元させながらキャビティ内でアルミニウム製の鋳物を鋳造する。
以下、本発明に係る鋳造金型によるアルミニウム鋳造方法のＳＴ２０〜ＳＴ２３の工程を図１５〜図１９で詳しく説明する。
【００８６】
先ず、ＳＴ２０において、図１３に示す鋳造金型１２２の可動型２４を矢印の如く移動することにより、鋳造金型２２を型開きする。次に、固定型２３及び可動型２４のそれぞれの金型表面２５（鋳物の薄肉部に相当する部位２５ａ及び鋳物のその他の部位２５ｂ）に離型剤を塗布する。
【００８７】
図１５は本発明に係る第３実施形態のアルミニウム鋳造方法の第１説明図であり、ＳＴ２０及びＳＴ２１を示す。
金型表面２５に離型剤を塗布することにより離型層１３５を形成した後、鋳造金型１２２を型締してそれぞれの金型表面２５でキャビティを形成する。
金型表面２５に塗布した離型剤は、粉末状のマグネシウムを２〜２０重量％含有させた油性の離型剤である。なお、マグネシウムの含有量は５〜１０重量％であることがより好ましい。
マグネシウムの含有量を２〜２０重量％、好ましくは５〜１０重量％に設定した理由は、第１実施形態の理由と同じであり説明を省略する。
【００８８】
図１６は本発明に係る第３実施形態のアルミニウム鋳造方法の第２説明図であり、ＳＴ２２の前半を示す。
窒素ガス導入部１３０の加熱部１３１を加熱状態にする。この状態で、窒素用開閉弁５３を開状態に切換える。窒素用開閉弁５３を開状態に切換えることで、窒素ガスボンべ５２内の窒素ガスを窒素導入流路５１に流す。これにより、窒素導入流路５１内の窒素ガスを加熱部１３１で加熱し、加熱した窒素ガスを窒素導入流路５１を介してキャビティ内に導入する。
【００８９】
このように、窒素ガスを加熱部１３１で単独で個別に加熱することで、窒素導入流路６１を流れる窒素ガスを効率よく所定温度（一例として、４００〜５００℃未満）に加熱することができる。
【００９０】
図１７は本発明に係る第３実施形態のアルミニウム鋳造方法の第３説明図であり、ＳＴ２２の後半を示す。
ここで、キャビティ内に導入した窒素ガスは、所定温度（一例として、４００〜５００℃未満）に加熱している。
これにより、離型層１３５の表面のマグネシウムと窒素ガスとが反応して、離型層１３５の表面に窒化マグネシウム（Ｍｇ3Ｎ2）１３６を生成する。
【００９１】
ここで前述したように、離型剤に含むマグネシウムの含有量を２〜２０重量％に設定することにより、窒素ガスを、図１６に示す加熱部１３１で、一例として４００〜５００℃未満）に加熱することで、離型層１３５を加熱して窒化マグネシウム１３６を生成しやすくすることができる。このため、窒化マグネシウム１３６を効率よく生成することができる。
また、４００〜５００℃未満に加熱することで、雰囲気を７００℃以下に抑えることができるので、鋳造金型１２２の耐久性を維持することができる。
そして、離型層１３５の表面に窒化マグネシウム１３６を生成させた後、図１６に示す窒素用開閉弁５３を閉状態に切換える。
【００９２】
図１５及び図１７で説明したように、窒化マグネシウム１３６を生成する際に、先ずマグネシウムを含有した離型剤を金型表面２５に塗布し、次にキャビティに窒素ガスを導入する。離型層１３５の表面のマグネシウムが窒素ガスに反応して窒化マグネシウム１３６を生成する。
これにより、離型層１３５に含有した全てのマグネシウムのうち、離型層１３５の表面に露出したマグネシウムだけに窒素ガスを反応させることができる。このため、窒化マグネシウム１３６の生成時間を短くすることができる。
【００９３】
加えて、離型層１３５の表面に露出したマグネシウムだけに窒素ガスを反応させて窒化マグネシウム１３６を生成すればよいので、窒素ガスの使用量を少なくすることができる。
【００９４】
ここで、金型表面２５にマグネシウムを付着させる方法として、マグネシウムを加熱することにより昇華し、昇華した気体状のマグネシウムをキャビティ内に導入することにより、気体状のマグネシウムを金型表面２５に析出させるという方法も考えられる。
【００９５】
しかし、この方法を採用するためには、マグネシウムを昇華させるための加熱手段を必要とし、加えて昇華した気体状のマグネシウムを、例えば不活性ガスでキャビティ内に導くためにガス導入手段を必要とする。このため、設備費が嵩み、鋳造品のコストを抑える妨げになる。
【００９６】
そこで、マグネシウムを含有した離型剤を金型表面２５に塗布することにした。これにより、マグネシウムを昇華するための加熱手段や、気体状のマグネシウムをキャビティに導入するガス導入手段を不要にすることができる。
【００９７】
加えて、鋳造工程後に鋳造金型１２２から鋳物を離型するために、金型表面２５に離型剤を塗布することは一般的な作業工程であり、この塗布工程を利用してマグネシウムを金型表面２５に塗布することができるので、金型表面２５にマグネシウムを塗布するための工程を新たに加える必要はない。このため、鋳造工程の簡素化を図ることができる。
【００９８】
図１８（ａ），（ｂ）は本発明に係る第３実施形態のアルミニウム鋳造方法の第４説明図であり、ＳＴ２３の前半を示す。
（ａ）において、鋳造装置本体１２１のほぞ３７を操作して湯口３６を開口させることにより、注湯槽３８のアルミニウム溶湯３９を湯口３６及び湯路３４を通してキャビティに矢印の如く供給する。
【００９９】
ここで、第１実施形態と同様に、離型剤を油性の離型剤とした。油性の離型剤を使用することで、マグネシウムと水（酸素）との反応を防止するようにした。これにより、キャビティ内に窒素ガスを導入することで窒化マグネシウムを生成し、この窒化マグネシウムでアルミニウム溶湯３９の表面を還元してアルミニウム溶湯３９の流動性を好適に保つことが可能になる。
【０１００】
（ｂ）において、キャビティ内に供給したアルミニウム溶湯３９の表面３９ａが、窒化マグネシウム５８ｂに接触する。ここで、アルミニウム溶湯３９の表面３９ａには酸化物３９ｂが発生している可能性があるが、万が一酸化物３９ｂが発生していても、酸化物３９ｂが窒化マグネシウム５８ｂと反応して酸化物３９ｂから酸素を取り除くことができる。
【０１０１】
これにより、アルミニウム溶湯３９の表面３９ａに酸化皮膜が発生することを防いで、アルミニウム溶湯３９の表面張力が増大することを抑えることができる。従って、アルミニウム溶湯３９のキャビティへの湯廻り性を好適に保つことができる。
【０１０２】
特に、狭い空間を形成する金型表面２５の部位（すなわち、流動性を良好に確保することが難しい部位）２５ａにおいてはアルミニウム溶湯３９は比較的流れ難いので、アルミニウム表面３９ａに酸化物３９ｂが発生していると、アルミニウム溶湯３９を円滑に流すことが難しい。
このため、金型表面２５の部位２５ａにおいて、湯回り性を良好に確保することができ、より高い効果を得ることができる。
【０１０３】
図１９（ａ），（ｂ）は本発明に係る第３実施形態のアルミニウム鋳造方法の第５説明図であり、ＳＴ２３の後半を示す。
（ａ）において、注湯槽３８からアルミニウム溶湯３９をキャビティ側に所定量供給した後、ほぞ３７で湯口３６を閉じる。この状態で、プランジャ３５をキャビティに向けて押出すことにより、アルミニウム溶湯３９をキャビティ内に充填する。
【０１０４】
（ｂ）において、鋳造金型１２２を型開きすることにより、アルミニウム溶湯３９（（ａ）に示す）が凝固して得たアルミニウム鋳造品３９ｃを取り出す。アルミニウム鋳造品３９ｃは、注湯の際に湯廻り性を好適に保つことができるので、品質をより優れたものとすることができる。
このアルミニウム鋳造品３９ｃを加工して図１に示すディスクロータ１０を得る。
【０１０５】
次に、第４実施形態を図２０〜図２３に基づいて説明する。
図２０は本発明に係る鋳造金型によるアルミニウム鋳造方法（第４実施形態）を実施するためのアルミニウム鋳造装置の全体概略図である。
アルミニウム鋳造装置１４０は、鋳造金型１４２を備えた鋳造装置本体１４１と、鋳造金型１４２の金型表面８７で形成したキャビティ内に窒素（Ｎ2）ガスを導入する窒素ガス導入部１３０とを備える。
金型表面８７は、第２実施形態と同様に固定型８３、可動型８４及び中子８５に形成した表面である。
鋳造装置本体１４１は、第２実施形態の鋳造金型１４２から加熱部８８を取除いたものであり、その他の構成は鋳造装置本体１４１と同様である。
【０１０６】
次に、本発明に係る第４実施形態の鋳造方法をアルミニウム鋳造装置１４０で実施する例について図１４及び図２０〜図２３に基づいて説明する。
先ず、図１４のＳＴ２０の工程を説明する。
図２０に示す鋳造金型１４２の可動型８４を移動することにより、鋳造金型１４２を型開きの状態にし、固定型８３及び可動型８４のそれぞれの金型表面８７に離型剤を塗布する。
【０１０７】
図２１（ａ），（ｂ）は本発明に係る第４実施形態のアルミニウム鋳造方法の第１説明図であり、（ａ）はＳＴ２１を示し、（ｂ）はＳＴ２２を示す。
（ａ）において、金型表面８７（鋳物の薄肉部を成形する部位８７ａ、鋳物のその他部位を成形する部位８７ｂ）に離型剤を塗布することで、金型表面８７に離型層１４５を形成した後、鋳造金型１４２を型締して金型表面１４２でキャビティを形成する。
【０１０８】
金型表面８７に塗布した離型剤は、粉末状のマグネシウムを２〜２０重量％含有させた油性の離型剤である。なお、マグネシウムの含有量は５〜１０重量％であることがより好ましい。
マグネシウムの含有量を２〜２０重量％、好ましくは５〜１０重量％に設定した理由は、第１実施形態と同じ理由であり説明を省略する。
【０１０９】
図２０に戻って、窒素ガス導入部１３０の加熱部１３１を加熱状態にする。この状態で、窒素用開閉弁５３を開状態に切換える。窒素用開閉弁５３を開状態に切換えることで、窒素ガスボンべ５２内の窒素ガスを窒素導入流路５１に流す。これにより、窒素導入流路５１内の窒素ガスを加熱部１３１で加熱し、加熱した窒素ガスを窒素導入流路５１を介して金型表面８７で形成したキャビティ内に導入する。
【０１１０】
このように、窒素ガスを加熱部１３１で単独で個別に加熱することで、窒素導入流路６１を流れる窒素ガスを効率よく所定温度（一例として、４００〜５００℃未満）に加熱することができる。
【０１１１】
（ｂ）において、キャビティ内に導入した窒素ガスは、所定温度（一例として、４００〜５００℃未満）に加熱している。
これにより、離型層１３５の表面のマグネシウムと窒素ガスとが反応して、離型層１４５の表面に窒化マグネシウム（Ｍｇ3Ｎ2）１４６を生成する。
【０１１２】
ここで前述したように、離型剤に含むマグネシウムの含有量を２〜２０重量％に設定することにより、窒素ガスを、図２０に示す加熱部１３１で、一例として４００〜５００℃未満）に加熱することで、離型層１４５を加熱して窒化マグネシウム１４６を生成しやすくすることができる。このため、窒化マグネシウム１４６を効率よく生成することができる。
また、４００〜５００℃未満に加熱することで、雰囲気を７００℃以下に抑えることができるので、鋳造金型の耐久性を維持することができる。
そして、離型層１４５の表面に窒化マグネシウム１４６を生成させた後、図２０に示す窒素用開閉弁５３を閉状態に切換える。
【０１１３】
図２１で説明したように、窒化マグネシウム１４６を生成する際に、先ずマグネシウムを含有した離型剤を金型表面８７に塗布し、次にキャビティに窒素ガスを導入する。離型層１４５の表面のマグネシウムが窒素ガスに反応して窒化マグネシウム１４６を生成する。
これにより、離型層１４５に含有した全てのマグネシウムのうち、離型層１４５の表面に露出したマグネシウムだけに窒素ガスを反応させることができる。このため、窒化マグネシウム１４６の生成時間を短くすることができる。
【０１１４】
加えて、離型層１４５の表面に露出したマグネシウムだけに窒素ガスを反応させて窒化マグネシウム１４６を生成すればよいので、窒素ガスの使用量を少なくすることができる。
【０１１５】
ここで、金型表面８７にマグネシウムを付着させる方法として、マグネシウムを加熱することにより昇華し、昇華した気体状のマグネシウムをキャビティ内に導入することにより金型表面８７に析出させるという方法も考えられる。
しかし、この方法を採用するためには、マグネシウムを昇華させるための加熱手段を必要とし、加えて昇華した気体状のマグネシウムを、例えば不活性ガスでキャビティ内に導くためにガス導入手段を必要とする。このため、設備費が嵩み、鋳造品のコストを抑える妨げになる。
【０１１６】
そこで、マグネシウムを含有した離型剤を金型表面８７に塗布することにした。これにより、マグネシウムを昇華するための加熱手段や、気体状のマグネシウムをキャビティに導入するガス導入手段を不要にすることができる。
【０１１７】
加えて、鋳造工程後に鋳造金型１４２から鋳物を離型するために、金型表面８７に離型剤を塗布することは一般的な作業工程であり、この塗布工程を利用してマグネシウムを金型表面８７に塗布することができるので、金型表面８７にマグネシウムを塗布するための工程を新たに加える必要はない。このため、鋳造工程の簡素化を図ることができる。
【０１１８】
図２２（ａ），（ｂ）は本発明に係る第４実施形態のアルミニウム鋳造方法の第２説明図であり、ＳＴ２３の前半を示す。
（ａ）において、鋳造装置本体１４１の注湯槽９７を傾けることにより、注湯槽９７のアルミニウム溶湯３９を湯口９６及び湯路９５を通して金型表面８７で形成したキャビティに矢印の如く供給する。
【０１１９】
ここで、第１実施形態と同様に、離型剤を油性の離型剤とした。油性の離型剤を使用することで、マグネシウムと水（酸素）との反応を防止するようにした。これにより、キャビティ内に窒素ガスを導入することで窒化マグネシウムを生成し、この窒化マグネシウムでアルミニウム溶湯３９の表面を還元してアルミニウム溶湯３９の流動性を好適に保つことが可能になる。
【０１２０】
（ｂ）において、キャビティ内に供給したアルミニウム溶湯３９の表面３９ａが、窒化マグネシウム５８ｂに接触する。ここで、アルミニウム溶湯３９の表面３９ａには酸化物３９ｂが発生している可能性があるが、万が一酸化物３９ｂが発生していても、酸化物３９ｂが窒化マグネシウム１４６と反応して酸化物３９ｂから酸素を取り除くことができる。
【０１２１】
これにより、アルミニウム溶湯３９の表面３９ａに酸化皮膜が発生することを防いで、アルミニウム溶湯３９の表面張力が増大することを抑えることができる。従って、アルミニウム溶湯３９のキャビティへの湯廻り性を好適に保つことができる。
【０１２２】
特に、狭い空間を形成する金型表面８７のうちの部位（湯回り性を良好に確保することが難しい部位）８７ａにおいてはアルミニウム溶湯３９は比較的流れ難いので、アルミニウム表面３９ａに酸化物３９ｂが発生していると、アルミニウム溶湯３９を円滑に流すことが難しい。
このため、金型表面８７のうちの部位８７ａにおいて、湯回り性を良好に保つことができ、より高い効果を得ることができる。
【０１２３】
図２３（ａ），（ｂ）は本発明に係る第４実施形態のアルミニウム鋳造方法の第３説明図であり、ＳＴ２３の後半を示す。
（ａ）において、注湯槽９７からアルミニウム溶湯３９をキャビティに所定量供給した後、注湯槽９７を水平に戻す。アルミニウム溶湯３９が凝固した後、昇降手段９４で中子８５を矢印▲３▼の如く下げ、移動手段９３で可動型８４を矢印▲４▼の如く移動することにより、鋳造金型１４２を型開きする。
【０１２４】
（ｂ）において、鋳造金型１４２を型開きすることにより、アルミニウム溶湯３９（（ａ）に示す）が凝固して得たアルミニウム鋳造品１０５を取り出す。アルミニウム鋳造品１０５は、注湯の際に湯廻り性を好適に保つことができるので、品質をより優れたものとすることができる。
このアルミニウム鋳造品１０５から非製品部１０５ａ及び非製品部１０５ｂを除去した後、製品部を加工してエンジンのシリンダブロックを得る。
【０１２５】
なお、前記第１、第２実施形態では、金型表面２５の部位２５ａや金型表面８７の８７ａに離型剤を塗布し、それぞれの部位２５ａ，８７ａを加熱する例について説明したが、これに限らないで、金型表面２５，８７の表面全域に離型剤を塗布することも可能である。この場合、金型表面２５，８７全域を加熱してもよく、それぞれの部位２５ａ，８７ａのみを加熱してもよい。
【０１２６】
さらに、前記実施形態のアルミニウムの鋳造方法は、一例としてシリコン、ニッケルや銅を含んだアルミニウム合金や純粋なアルミニウムに適用することが可能である。
【０１２７】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１は、窒化マグネシウムを生成する際に、先ずマグネシウムを含有した離型剤を金型表面に塗布し、次にキャビティに窒素ガスを導入する。離型剤の表面のマグネシウムが窒素ガスに反応して窒化マグネシウムを生成する。
これにより、離型剤に含有した全てのマグネシウムのうち、離型剤の表面に露出したマグネシウムだけに窒素ガスを反応させることができる。このため、窒化マグネシウムの生成時間を短くすることができる。従って、アルミニウム鋳造品の生産性を高めることができる。
加えて、離型剤の表面に露出したマグネシウムだけに窒素ガスを反応させて窒化マグネシウムを生成すればよいので、窒素ガスの使用量を少なくすることができ、鋳造品のコストを抑えることができる。
【０１２８】
また、マグネシウムを含有した離型剤を金型表面に塗布することにした。これにより、マグネシウムを昇華するための加熱手段や、気体状のマグネシウムをキャビティに導入するガス導入手段を不要にすることができる。
加えて、鋳造の際には、鋳造工程後に金型から鋳物を離型するために、金型表面に離型剤を塗布することは一般的に実施する作業工程であり、金型表面にマグネシウムを塗布するための工程を新たに加える必要はない。このため、鋳造工程の簡素化を図ることができる。
このように、加熱手段やガス導入手段を不要にでき、かつ鋳造工程を簡素にできるので、鋳造品のコストを抑えることができる。
【０１２９】
請求項２は、離型剤を油性の離型剤とすることで、マグネシウムと水（酸素）との反応を防止するようにした。これにより、キャビティ内に窒素ガスを導入することで窒化マグネシウムを生成し、この窒化マグネシウムでアルミニウム溶湯の表面を還元してアルミニウム溶湯の流動性を好適に保つことが可能になる。従って、アルミニウム鋳造品の生産性を高めることができる。
【０１３０】
請求項３は、離型剤のマグネシウム含有量を２〜２０重量％に設定した。
マグネシウムの含有量を２重量％以上に設定することで、窒化マグネシウムを生成する際の金型又は窒素ガスの加熱温度を抑えることができるので、鋳造工程のサイクルタイムを短くして生産性を高めることができる。
また、マグネシウムの含有量を２０重量％以下に設定することで、窒化マグネシウムを生成する際の反応熱を７００℃より低く抑えることができるので、雰囲気温度を抑えて、金型の耐久性を高めることができる。
【０１３１】
請求項４は、キャビティのうちの湯回り性の悪い部位のみに離型剤を塗布することで、この部位に部位に窒化マグネシウムを生成することができる。
これにより、アルミニウム溶湯が湯回り性の悪い部位まで到達したとき、アルミニウム溶湯の表面を窒化マグネシウムに接触させることができる。このアルミニウム溶湯の表面には酸化物が発生している可能性があるが、万が一酸化物が発生していても、酸化物が窒化マグネシウムと反応して酸化物から酸素を取り除くことができる。
【０１３２】
酸化物から酸素を取除くことにより、アルミニウム溶湯の表面に酸化皮膜が発生することを防いで、アルミニウム溶湯の表面張力が増大することを抑えることができる。従って、湯回り性が悪い部位においても、アルミニウム溶湯の湯廻り性を好適に保つことができるので、アルミニウム製の鋳物を鋳造する工程を短くして生産性を高めることができる。
【０１３３】
加えて、湯回り性の悪い部位にのみ離型剤を塗布して、離型剤のマグネシウムに窒素ガスを反応させることにより、この部位にのみ窒化マグネシウムを生成させることができる。このため、窒素の使用量をさらに減らすことが可能になり、アルミニウム鋳造品のコストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る鋳造金型によるアルミニウム鋳造方法（第１実施形態）で鋳造したディスクロータの斜視図
【図２】本発明に係る鋳造金型によるアルミニウム鋳造方法（第１実施形態）を実施するためのアルミニウム鋳造装置の全体概略図
【図３】本発明に係る第１実施形態のアルミニウム鋳造方法を説明するフローチャート
【図４】本発明に係る第１実施形態のアルミニウム鋳造方法の第１説明図
【図５】本発明に係る第１実施形態のアルミニウム鋳造方法の第２説明図
【図６】本発明に係る第１実施形態のアルミニウム鋳造方法の第３説明図
【図７】本発明に係る第１実施形態のアルミニウム鋳造方法の第４説明図
【図８】本発明に係る第１実施形態のアルミニウム鋳造方法の第５説明図
【図９】本発明に係る鋳造金型によるアルミニウム鋳造方法（第２実施形態）を実施するためのアルミニウム鋳造装置の全体概略図
【図１０】本発明に係る第２実施形態のアルミニウム鋳造方法の第１説明図
【図１１】本発明に係る第２実施形態のアルミニウム鋳造方法の第２説明図
【図１２】本発明に係る第２実施形態のアルミニウム鋳造方法の第３説明図
【図１３】本発明に係る鋳造金型によるアルミニウム鋳造方法（第３実施形態）を実施するためのアルミニウム鋳造装置の全体概略図
【図１４】本発明に係る第３実施形態のアルミニウム鋳造方法を説明するフローチャート
【図１５】本発明に係る第３実施形態のアルミニウム鋳造方法の第１説明図
【図１６】本発明に係る第３実施形態のアルミニウム鋳造方法の第２説明図
【図１７】本発明に係る第３実施形態のアルミニウム鋳造方法の第３説明図
【図１８】本発明に係る第３実施形態のアルミニウム鋳造方法の第４説明図
【図１９】本発明に係る第３実施形態のアルミニウム鋳造方法の第５説明図
【図２０】本発明に係る鋳造金型によるアルミニウム鋳造方法（第４実施形態）を実施するためのアルミニウム鋳造装置の全体概略図
【図２１】本発明に係る第４実施形態のアルミニウム鋳造方法の第１説明図
【図２２】本発明に係る第４実施形態のアルミニウム鋳造方法の第２説明図
【図２３】本発明に係る第４実施形態のアルミニウム鋳造方法の第３説明図
【図２４】従来のアルミニウム鋳造方法を説明する概略図
【図２５】従来のアルミニウム鋳造方法の要部説明図
【符号の説明】
２０，８０，１２０，１４０…アルミニウム鋳造装置、２２，８２，１２２，１４２…鋳造金型（金型）、２５，８７…金型表面、２５ａ，８７ａ…金型表面のうちの薄肉部に相当する部位、２７，８８…金型を加熱する加熱部（カートリッジヒータ）、３９…アルミニウム溶湯、３９ａ…アルミニウム溶湯の表面、３９ｃ，１０５…アルミニウム鋳造品、４０，１００，１３５，１４５…離型層、５８ａ，４２，１０２，１３６，１４６…窒化マグネシウム、１３１…窒素ガスを加熱する加熱部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳造金型のキャビティにアルミニウム溶湯を供給してキャビティ内でアルミニウム鋳物を鋳造する鋳造金型によるアルミニウム鋳造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウムの鋳造において、金型のキャビティにアルミニウム溶湯を供給する際に、アルミニウム溶湯の表面に酸化膜が生成し、生成した酸化膜がアルミニウム溶湯の表面張力を増加させ、アルミニウム溶湯の流動性を低下させることが起こり得る。このため、アルミニウム溶湯の表面に酸化膜が生成すると、アルミニウム溶湯の湯廻り性を好適に保つことは難しい。
【０００３】
そこで、アルミニウム鋳造の際に、アルミニウム溶湯の湯廻り性を好適に維持する鋳造方法として、例えば特願平１１−９１４４５号公報（特開２０００−２８００６３）「アルミニウム鋳造方法」が提案されている。以下、この技術について同公報の図を再掲して説明する。
【０００４】
図２４は従来のアルミニウム鋳造方法を説明する概略図である。アルミニウムを鋳造する際には、先ず窒素ガスボンべ１５０から窒素ガス（Ｎ2ガス）を金型１５１のキャビティ１５２に充填する。次に、窒素ガスを蓄留タンク１５３に送り、蓄留タンク１５３内のマグネシウム粉末（Ｍｇ粉末）を窒素ガスと共に加熱炉１５５内に送り込む。
この加熱炉１５５内でマグネシウム粉末を昇華させ、昇華したマグネシウムを窒素ガスと反応させて気体状のマグネシウム窒素化合物（Ｍｇ3Ｎ2）を得る。
【０００５】
このマグネシウム窒素化合物を配管１５６を通して金型１５１のキャビティ１５２内に導入し、導入したマグネシウム窒素化合物をキャビティ１５２の表面に析出させる。
次に、キャビティ１５２内にアルミニウム溶湯１５７を供給する。供給したアルミニウム溶湯１５７をマグネシウム窒素化合物と反応させて、アルミニウム溶湯１５７の表面の酸化物から酸素を取り除く。
【０００６】
これにより、アルミニウム溶湯１５７の表面に酸化皮膜が発生することを防ぎ、アルミニウム溶湯１５７の表面張力が増大することを抑えることができる。従って、アルミニウム溶湯１５７のキャビティ１５２への湯廻り性を好適に保つことができ、アルミニウム鋳造品の品質を高めることができる。
【０００７】
ここで、上述したマグネシウム窒素化合物の生成工程及びアルミニウム溶湯の注湯工程ついて詳しく説明する。
先ず、マグネシウム窒素化合物の生成工程について説明する。加熱炉１５５の内部でマグネシウム粉末を昇華させ、この昇華したマグネシウムを加熱炉１５５の内部で窒素ガスと反応させる。昇華したマグネシウムは加熱炉１５５の内部で浮遊しているために、マグネシウムの表面全域に窒素ガスが付着し、表面全域にマグネシウム窒素化合物を生成することになる。
【０００８】
次に、アルミニウム溶湯の注湯工程について説明する。
図２５は従来のアルミニウム鋳造方法の要部説明図であり、キャビティ１５２の表面にマグネシウム窒素化合物の層１５９（以下、「マグネシウム窒素化合物層１５９」という）を析出させた後、キャビティ１５２にアルミニウム溶湯１５７を供給した状態を示す。
キャビティ１５２にアルミニウム溶湯１５７を供給することにより、アルミニウム溶湯１５７の表面１５７ａが、マグネシウム窒素化合物層１５９の表面１５９ａに接触して還元し、アルミニウム溶湯１５７の表面１５７ａに発生した酸化物１５７ｂから酸素を取り除く。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図２５で説明したように、アルミニウム溶湯１５７の表面１５７ａをマグネシウム窒素化合物層１５９の表面１５９ａに接触させることで、アルミニウム溶湯１５７の表面１５７ａに発生した酸化物１５７ｂから酸素を取り除くことができる。
このことから、アルミニウム溶湯１５７の表面１５７ａに発生した酸化物１５７ｂから酸素を取り除くためには、アルミニウム溶湯１５７の表面１５７ａが接触するマグネシウム窒素化合物層１５９の表面１５９ａのみを存在させればよいことが判る。
【００１０】
しかし、図２４で説明したように、マグネシウム窒素化合物の生成を、加熱炉１５５の内部にマグネシウムを浮遊させた状態でおこなうので、マグネシウムの表面全域に窒素ガスが付着する。このため、マグネシウムの表面全域にマグネシウム窒素化合物を生成することになる。このマグネシウム窒素化合物をキャビティ１５２の表面に析出させるので、図２５に示すように膜厚ｔのマグネシウム窒素化合物層１５９になる。
【００１１】
このため、キャビティ１５２の表面に、過剰なマグネシウム窒素化合物層１５９を析出させることになり、マグネシウム窒素化合物層１５９の生成に時間がかかり、そのことが生産性を高める妨げになる。
加えて、過剰なマグネシウム窒素化合物層１５９を生成することになるので、窒素ガスの使用量も多くなり、そのことがコストを下げる妨げになる。
【００１２】
さらに、上記公報の鋳造方法では、マグネシウム窒素化合物層１５９をキャビティ１５２の表面に生成する工程の前工程において、キャビティ１５２内に空気を残したままの状態で、キャビティ１５２内に窒素ガスを充填する方法を採用している。
このため、キャビティ１５２内から空気を円滑に逃がすことが難しく、キャビティ１５２内を窒素ガスの雰囲気状態にするまでに時間がかかり、そのことが生産性を高める妨げになる。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、マグネシウム窒素化合物の生成を短い時間でおこなうことができ、かつ窒素ガスの使用量を少なくすることができる鋳造金型によるアルミニウム鋳造方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の請求項１は、キャビティを形成する金型表面にマグネシウムを含有した離型剤を塗布する工程と、この離型剤を塗布した金型表面でキャビティを形成する工程と、このキャビティ内に窒素ガスを導入し、この窒素ガスをマグネシウムに反応させることにより金型表面に窒化マグネシウムを生成させる工程と、この窒化マグネシウムを生成させたキャビティ内に、アルミニウム溶湯を供給してアルミニウム溶湯の表面を窒化マグネシウムで還元させながらキャビティ内でアルミニウム製の鋳物を鋳造する工程とから鋳造金型によるアルミニウム鋳造方法を構成する。
【００１５】
窒化マグネシウムを生成する際に、先ずマグネシウムを含有した離型剤を金型表面に塗布し、次にキャビティに窒素ガスを導入する。離型剤の表面のマグネシウムが窒素ガスに反応して窒化マグネシウムを生成する。
これにより、離型剤に含有した全てのマグネシウムのうち、離型剤の表面に露出したマグネシウムだけに窒素ガスを反応させることができる。このため、窒化マグネシウムの生成時間を短くすることができる。
加えて、離型剤の表面に露出したマグネシウムだけに窒素ガスを反応させて窒化マグネシウムを生成すればよいので、窒素ガスの使用量を少なくすることができる。
【００１６】
ここで、金型表面にマグネシウムを付着させるその他の例として、マグネシウムを加熱して昇華させ、昇華した気体状のマグネシウムをキャビティ内に導入することにより、気体状のマグネシウムを金型表面に析出させることも考えられる。
しかし、この方法は、マグネシウムを昇華させるための加熱手段を必要とし、加えて昇華した気体状のマグネシウムをキャビティ内に導くためには、例えば不活性ガスで気体状のマグネシウムを導く必要があるのでガス導入手段を必要とする。このため、設備費が嵩み、鋳造品のコストを抑える妨げになる。
そこで、請求項１において、マグネシウムを含有した離型剤を金型表面に塗布することにした。これにより、マグネシウムを昇華するための加熱手段や、気体状のマグネシウムをキャビティに導入するガス導入手段を不要にすることができる。
【００１７】
加えて、鋳造の際には、鋳造工程後に金型から鋳物を離型するために、金型表面に離型剤を塗布することは一般的な作業工程であり、この塗布工程を利用してマグネシウムを金型表面に塗布することができるので、金型表面にマグネシウムを塗布するための工程を新たに加える必要はない。このため、鋳造工程の簡素化を図ることができる。
【００１８】
請求項２は、離型剤として油性の離型剤を使用したことを特徴とする。
ここで、万が一水性の離型剤を使用すると、離型剤に含まれるマグネシウムが離型剤の水分（酸素）と反応して酸化マグネシウムになる。従って、この後にキャビティ内に窒素ガスを導入しても窒化マグネシウムが生成されず、アルミニウム溶湯の表面を還元することはできない。
そこで、請求項２において、油性の離型剤を使用することで、マグネシウムと水（酸素）との反応を防止するようにした。これにより、キャビティ内に窒素ガスを導入することで窒化マグネシウムを生成し、この窒化マグネシウムでアルミニウム溶湯の表面を還元してアルミニウム溶湯の流動性を好適に保つことが可能になる。
【００１９】
請求項３は、離型剤に含むマグネシウムの含有量を２〜２０重量％に設定したことを特徴とする。
マグネシウムの含有量が２重量％未満になると、窒素ガスとの反応が乏しくなる。反応を良好におこなうためには、金型又は窒素ガスを５００℃以上に加熱する必要があり、加熱時間が長くかかる。このため、鋳造工程のサイクルタイムが長くなり生産性が低下する。
そこで、マグネシウムの含有量を２重量％以上に設定することで、金型又は窒素ガスの加熱温度を抑えサイクルタイムを短くして生産性を高めるようにした。
【００２０】
また、マグネシウムの含有量が２０重量％を越えると、マグネシウムに窒素ガスを反応させて窒化マグネシウムを生成する際に過剰の反応熱が発生することが考えられる。このため、雰囲気が７００℃以上になり金型の耐久性が低下する虞がある。そこで、マグネシウムの含有量を２０重量％以下に設定することで、反応熱を抑え金型の耐久性を高めるようにした。
【００２１】
請求項４は、離型剤を塗布する部位を、金型表面のうちの湯回り性の悪い部位とすることを特徴とする。
【００２２】
アルミニウム溶湯は粘性流体の一種であるから流路断面積が小さい、若しくは流路断面の縦又は横寸法が小さいときには流速が低下し、湯回り性が悪くなる。キャビティには湯回り性の悪い部位がどうしても存在する。
【００２３】
そこで、請求項４では、湯回り性の悪い部位のみに離型剤を塗布することで、この部位に窒化マグネシウムを生成することにした。
これにより、アルミニウム溶湯が湯回り性の悪い部位まで到達したとき、アルミニウム溶湯の表面を窒化マグネシウムに接触させることができる。このアルミニウム溶湯の表面には酸化物が発生している可能性があるが、万が一酸化物が発生していても、酸化物が窒化マグネシウムと反応して酸化物から酸素を取り除くことができる。
【００２４】
よって、アルミニウム溶湯の表面に酸化皮膜が発生することを防いで、アルミニウム溶湯の表面張力が増大することを抑えることができる。従って、湯回り性が悪い部位においても、アルミニウム溶湯の湯廻り性を好適に保つことができる。
【００２５】
加えて、湯回り性の悪い部位にのみ離型剤を塗布して、離型剤のマグネシウムに窒素ガスを反応させることにより、この部位にのみ窒化マグネシウムを生成させればよいので、窒素の使用量をさらに減らすことができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は本発明に係る鋳造金型によるアルミニウム鋳造方法（第１実施形態）で鋳造したディスクロータの斜視図である。
ディスクロータ１０は、円筒形のハブ部１１と、ハブ部１１に一体に成形した円盤状のディスク部１８とからなアルミニウム製の部材である。
【００２７】
ハブ部１１は、周壁１２の外側端に蓋１３を一体成形したもので、蓋１３の中央に開口１４を開け、開口１４の周囲にボルト孔１５・・・（・・・は複数個を示す。以下同様。）及びスタッド孔１６・・・を開けたものである。
ボルト孔１５・・・から図示しないボルトを差込み、これらのボルトでディスクロータ１０をドライブシャフト（図示しない）側に取り付ける。
なお、スタッド孔１６・・・は、ディスクロータ１０に車輪を取り付けるために、図示しないスタッドを圧入する孔である。
【００２８】
図２は本発明に係る鋳造金型によるアルミニウム鋳造方法（第１実施形態）を実施するためのアルミニウム鋳造装置の全体概略図である。
アルミニウム鋳造装置２０は、鋳造金型２２を備えた鋳造装置本体２１と、鋳造金型２２の金型表面２５で形成したキャビティ内に窒素（Ｎ2）ガスを導入する窒素ガス導入部５０とを備える。
金型表面２５は、固定型２３及び可動型２４に形成した表面である。
【００２９】
鋳造装置本体２１は、ベース３０に固定板３１を取付け、この固定板３１に鋳造金型２２の固定型２３を取付け、固定板３１にガイドロッド３２，３２を取付け、ガイドロッド３２，３２で可動板３３を移動自在に支え、可動板３３に鋳造金型２２の可動型２４を取付け、固定型２３及びベース３０にキャビティに開口する湯路３４を形成し、湯路３４内に移動自在にプランジャ３５を備え、この湯路３４から鉛直に湯口３６を形成し、湯口３６の上端をほぞ３７で塞ぎ、この湯口３６に連通可能な注湯槽３８を湯口３６の上方に備える。
固定型２３及び可動型２４で鋳造金型２２を構成する。
【００３０】
このアルミニウム鋳造装置２０によれば、可動板３３を移動手段（図示しない）で矢印の方向に移動することにより可動型２４を型締め位置（図に示す位置）と型開き位置とに移動することができる。可動型２４を型締め位置に静止させることで、固定型２３及び可動型２４のそれぞれの金型表面２５でキャビティを形成することができる。
このキャビティにアルミニウム溶湯３９を供給した後、プランジャ３５でアルミニウム溶湯３９を加圧することによりキャビティ内でアルミニウム鋳物を鋳造することができる。
【００３１】
加えて、鋳造装置本体２１は、キャビティを形成する金型表面２５のうち、図１に示す円盤状のディスク部１８（薄肉部）に相当する部位２５ａに沿って、すなわち固定型２３の外周及び可動型２４の外周に沿って加熱部（カートリッジヒータ）２７を配置するように鋳造金型２２に埋設したものである。
これにより、ディスク部１８（薄肉部）に相当する部位２５ａを所定温度（一例として、４００〜５００℃未満）に加熱することができる。
ディスク部１８（薄肉部）に相当する部位２５ａは、金型表面２５のうちで、比較的湯回り性を良好に確保することが難しい部位である。
【００３２】
窒素ガス導入部５０は、キャビティに窒素導入流路５１を介して窒素ガスボンべ５２を連通し、窒素導入流路５１の途中に窒素用開閉弁５３を備える。
窒素用開閉弁５３は、窒素導入流路５１を開・閉状態に切換える弁である。窒素用開閉弁５３を開状態に切換えることで、窒素ガスボンべ５２内の窒素ガスを窒素導入流路５１を介してキャビティ内に導入することができる。
【００３３】
以下、本発明に係る第１実施形態の鋳造方法をアルミニウム鋳造装置２０で実施する例について説明する。
図３は本発明に係る第１実施形態のアルミニウム鋳造方法を説明するフローチャートであり、図中ＳＴ××はステップ番号を示す。
ＳＴ１０；鋳造金型を型開きした状態で、キャビティを形成する金型表面にマグネシウムを含有した離型剤を塗布する。
ＳＴ１１；鋳造金型を型締めすることにより、離型剤を塗布した金型表面でキャビティを形成する。
ＳＴ１２；金型表面のうちで、鋳物の薄肉部に相当する部位を加熱する。
ＳＴ１３；このキャビティ内に窒素ガスを導入し、この窒素ガスをマグネシウムに反応させることにより金型表面に窒化マグネシウムを生成する。
ＳＴ１４；この窒化マグネシウムを生成させたキャビティ内に、アルミニウム溶湯を供給してアルミニウム溶湯の表面を窒化マグネシウムで還元させながらキャビティ内でアルミニウム製の鋳物を鋳造する。
以下、本発明に係る鋳造金型によるアルミニウム鋳造方法のＳＴ１０〜ＳＴ１４の工程を図４〜図８で詳しく説明する。
【００３４】
先ず、ＳＴ１０において、図２に示す鋳造金型２２の可動型２４を矢印の如く移動することにより、鋳造金型２２を型開きする。次に、固定型２３及び可動型２４のそれぞれの金型表面のうちの、鋳物の薄肉部に相当する部位（図１に示す、ディスクロータ１０のディスク部１８に相当する部位）２５ａに離型剤を塗布することにより離型層４０を形成する。
【００３５】
図４は本発明に係る第１実施形態のアルミニウム鋳造方法の第１説明図であり、ＳＴ１１〜１２を示す。
鋳造金型２２を型開した状態で、金型表面２５のうちの鋳物の薄肉部に相当する部位２５ａに離型剤を塗布することにより離型層４０を形成する。離型層４０を形成した後、鋳造金型２２を型締してそれぞれの金型表面２５でキャビティを形成する（この状態を図４に示す。）。
【００３６】
金型表面の部位２５ａに塗布した離型剤は、粉末状のマグネシウムを２〜２０重量％含有させた油性の離型剤である。なお、マグネシウムの含有量は５〜１０重量％であることがより好ましい。
マグネシウムの含有量を２〜２０重量％、好ましくは５〜１０重量％に設定した理由については後述する。
【００３７】
金型表面の部位２５ａに離型層４０を形成した後、加熱部（カートリッジヒータ）２７を加熱する。この加熱の際に、金型表面部の部位２５ａの温度を、一例として４００〜５００℃未満となるように加熱部（カートリッジヒータ）２７を制御する。
【００３８】
図５は本発明に係る第１実施形態のアルミニウム鋳造方法の第２説明図であり、ＳＴ１３を示す。
窒素ガス導入部５０の窒素用開閉弁５３を開状態に切換える。窒素用開閉弁５３を開状態に切換えることで、窒素ガスボンべ５２内の窒素ガスを窒素導入流路５１に流す。これにより、窒素ガスボンべ５２内の窒素ガスを窒素導入流路５１を介して金型表面２５で形成したキャビティ内に導入する。
【００３９】
図６は本発明に係る第１実施形態のアルミニウム鋳造方法の第３説明図であり、ＳＴ１３を示す。
ここで、金型表面２５の部位２５ａを、加熱部（カートリッジヒータ）２７で一例として４００〜５００℃未満に加熱している。これにより、離型層４０の表面のマグネシウムと窒素ガスとが反応して、この部位２５ａの表面に窒化マグネシウム（Ｍｇ3Ｎ2）４２を生成する。
【００４０】
ここで、離型剤に含むマグネシウムの含有量を２〜２０重量％に設定した理由を説明する。
すなわち、マグネシウムの含有量が２重量％未満になると、窒素ガスとの反応が乏しくなる。反応を良好におこなうためには、金型表面２５の部位２５ａを５００℃以上に加熱する必要があり、加熱時間が長くなる。このため、鋳造工程のサイクルタイムが長くなり生産性が低下する。
【００４１】
そこで、マグネシウムの含有量を２重量％以上に設定することで、金型表面２５の部位２５ａの加熱温度を低く抑えサイクルタイムを短くして生産性を高めるようにした。
なお、マグネシウムの含有量を５重量％以上に設定することで、上記効果をより高めることができる。
【００４２】
また、マグネシウムの含有量が２０重量％を越えると、マグネシウムに窒素ガスを反応させて窒化マグネシウムを生成する際に過剰の反応熱が発生することが考えられる。このため、雰囲気が７００℃以上になり金型の耐久性が低下する虞がある。そこで、マグネシウムの含有量を２０重量％以下に設定することで、反応熱を抑え金型の耐久性を高めるようにした。
なお、マグネシウムの含有量を１０重量％以下に設定することで、上記効果をより高めることができる。
【００４３】
このように、離型剤に含むマグネシウムの含有量を２〜２０重量％に設定することにより、金型表面２５の部位２５ａを、加熱部（カートリッジヒータ）２７で一例として４００〜５００℃未満）に加熱することで、離型層４０を加熱して窒化マグネシウム４２を生成しやすくすることができる。このため、窒化マグネシウム４２を効率よく生成することができる。
【００４４】
また、加熱温度を４００〜５００℃未満に設定することで、雰囲気を７００℃以下に抑えることができるので、鋳造金型２２の耐久性を維持することができる。
そして、金型表面２５の部位２５ａに窒化マグネシウム４２を生成させた後、図５に示す窒素用開閉弁５３を閉状態に切換える。
【００４５】
図４及び図６で説明したように、窒化マグネシウム４２を生成する際に、先ずマグネシウムを含有した離型剤を、金型表面２５の部位２５ａに塗布して離型層４０を形成する。次に、金型表面２５で形成したキャビティに窒素ガスを導入する。離型層４０の表面のマグネシウムが窒素ガスに反応して、金型表面２５の部位２５ａに窒化マグネシウム４２を生成する。
これにより、離型層４０に含有した全てのマグネシウムのうち、離型層４０の表面に露出したマグネシウムだけに窒素ガスを反応させることができる。このため、窒化マグネシウム４２の生成時間を短くすることができる。
【００４６】
加えて、離型層４０の表面に露出したマグネシウムだけに窒素ガスを反応させて窒化マグネシウム４２を生成すればよいので、窒素ガスの使用量を少なくすることができる。
【００４７】
ここで、金型表面２５の部位２５ａにマグネシウムを付着させる方法として、マグネシウムを加熱することにより昇華し、昇華した気体状のマグネシウムをキャビティ内に導入することにより、気体状のマグネシウムを金型表面２５の部位２５ａに析出させるという方法も考えられる。
【００４８】
しかし、この方法を採用するためには、マグネシウムを昇華させるための加熱手段を必要とし、加えて昇華した気体状のマグネシウムを、例えば不活性ガスでキャビティ内に導くためにガス導入手段を必要とする。このため、設備費が嵩み、鋳造品のコストを抑える妨げになる。
そこで、マグネシウムを含有した離型剤を金型表面２５の部位２５ａに塗布することにした。これにより、マグネシウムを昇華するための加熱手段や、気体状のマグネシウムをキャビティに導入するガス導入手段を不要にすることができる。
【００４９】
加えて、鋳造工程後に鋳造金型２２から鋳物を離型するために、金型表面２５に離型剤を塗布することは一般的な作業工程であり、この塗布工程を利用してマグネシウムを金型表面２５の部位２５ａに塗布することができるので、金型表面２５の部位２５ａにマグネシウムを塗布するための工程を新たに加える必要はない。このため、鋳造工程の簡素化を図ることができる。
【００５０】
図７（ａ），（ｂ）は本発明に係る第１実施形態のアルミニウム鋳造方法の第４説明図であり、ＳＴ１４の前半を示す。
（ａ）において、鋳造装置本体２１のほぞ３７を操作して湯口３６を開口させることにより、注湯槽３８のアルミニウム溶湯３９を湯口３６及び湯路３４を通して、金型表面２５で形成したキャビティに矢印の如く供給する。
【００５１】
ここで、離型剤として水性の離型剤を使用することも考えられるが、水性の離型剤を使用すると、離型剤に含まれるマグネシウムが離型剤の水分（酸素）と反応して酸化マグネシウムになる。従って、この後にキャビティ内に窒素ガスを導入しても窒化マグネシウムが生成されず、アルミニウム溶湯３９の表面を還元することはできない。
そこで、離型剤を油性の離型剤とした。油性の離型剤を使用することで、マグネシウムと水（酸素）との反応を防止するようにした。これにより、キャビティ内に窒素ガスを導入することで窒化マグネシウムを生成し、この窒化マグネシウムでアルミニウム溶湯３９の表面を還元してアルミニウム溶湯３９の流動性を好適に保つことが可能になる。
【００５２】
ところで、アルミニウム溶湯３９は、粘性流体の一種であるから流路断面積が大きいときには湯回り性を好適に保ちやすく、流路断面積が小さいときや流路断面の縦寸法又はよこ寸法が小さいときには湯回り性が悪くなる。キャビティには湯回り性の悪い部位がどうしても存在する。
このため、広い空間を形成する金型表面２５の部位（湯回り性が良好な部位）２５ｂにおいては、万が一アルミニウム溶湯３９の表面３９ａに酸化物３９ｂ（図７（ｂ）に示す）が発生していても、アルミニウム溶湯３９を円滑に流すことができる。
【００５３】
一方、狭い空間を形成する金型表面２５の部位（すなわち、湯回り性を良好に確保することが難しい部位）２５ａにおいてはアルミニウム溶湯３９は比較的流れ難いので、アルミニウム表面３９ａに酸化物３９ｂが発生していると、アルミニウム溶湯３９を円滑に流すことが難しい。
そこで、狭い空間を形成する金型表面２５の部位２５ａに、窒化マグネシウム５８ｂを生成させ、この窒化マグネシウム５８ｂでアルミニウム溶湯３９の酸化物３９ｂを還元することにした。この作用を（ｂ）で説明する。
【００５４】
（ｂ）において、キャビティ内に供給したアルミニウム溶湯３９が、金型表面２５の部位２５ａまで到達すると、アルミニウム溶湯３９の表面３９ａが、窒化マグネシウム４２に接触する。
このアルミニウム溶湯３９の表面３９ａには酸化物３９ｂが発生している可能性があるが、万が一酸化物３９ｂが発生していても、酸化物３９ｂが窒化マグネシウム４２と反応して酸化物３９ｂから酸素を取り除くことができる。
【００５５】
これにより、アルミニウム溶湯３９の表面３９ａに酸化皮膜が発生することを防いで、アルミニウム溶湯３９の表面張力が増大することを抑えることができる。従って、金型表面２５の部位２５ａにおいて、アルミニウム溶湯３９の湯廻り性を好適に保つことができる。
【００５６】
図８（ａ），（ｂ）は本発明に係る第１実施形態のアルミニウム鋳造方法の第５説明図であり、ＳＴ１４の後半を示す。
（ａ）において、注湯槽３８からアルミニウム溶湯３９をキャビティ側に所定量供給した後、ほぞ３７で湯口３６を閉じる。この状態で、プランジャ３５をキャビティに向けて押出すことにより、アルミニウム溶湯３９をキャビティ内に充填する。
【００５７】
（ｂ）において、鋳造金型２２を型開きすることにより、アルミニウム溶湯３９（（ａ）に示す）が凝固して得たアルミニウム鋳造品３９ｃを取り出す。アルミニウム鋳造品３９ｃは、注湯の際に湯廻り性を好適に保つことができるので、品質をより優れたものとすることができる。
このアルミニウム鋳造品３９ｃを加工して図１に示すディスクロータ１０を得る。
【００５８】
以下、第２〜第４実施形態について説明する。なお、第２〜第４実施形態において第１実施形態と同一部材については同一符号を付して説明を省略する。
先ず、第２実施形態を図９〜図１２に基づいて説明する。
図９は本発明に係る鋳造金型によるアルミニウム鋳造方法（第２実施形態）を実施するためのアルミニウム鋳造装置の全体概略図である。
アルミニウム鋳造装置８０は、鋳造金型８２を備えた鋳造装置本体８１と、鋳造金型８２の金型表面８７で形成したキャビティ内に窒素（Ｎ2）ガスを導入する窒素ガス導入部５０とを備える。
金型表面８７は、固定型８３、可動型８４及び中子８５に形成した表面である。
【００５９】
鋳造装置本体８１は、ベース９０に固定板９１を取付け、この固定板９１に固定型８３を取付け、ベース９０に可動板９２を移動自在に取付け、可動板９２に可動型８４を取付け、可動板９２を移動する移動手段９３をベース９０に設け、ベース９０に鋳造金型８２の中子８５を昇降手段９４で昇降自在に取付け、キャビティに開口する湯路９５を可動型８４に形成し、湯路９５に対して鉛直に湯口９６を形成し、アルミニウム溶湯３９を蓄える注湯槽９７を湯口９６の上方に備え、鋳造金型８２の上端にガス抜きや押湯用の開口９８を備える。
固定型８３、可動型８４及び中子８５で鋳造金型８２を構成する。
【００６０】
なお、図９においては、鋳造装置本体８１の理解を容易にするために湯口９６及び開口９８をキャビティに対して大きく図示して説明するが、現実の湯口９６及び開口９８はキャビティに対して十分に小さく、鋳造金型８２を型締めするとキャビティは殆ど密閉状態を維持することができる。
【００６１】
このアルミニウム鋳造装置８０によれば、可動板９２を移動手段９３で矢印の方向に移動することにより可動型８４を型締め位置（図に示す位置）と型開き位置とに移動することができる。また、昇降手段９４で中子８５を矢印の方向に移動することにより中子８５を型締め位置（図に示す位置）と型開き位置とに移動することができる。
【００６２】
可動型８４及び中子８５を型締め位置に静止させることで、固定型８３、可動型８４及び中子８５の金型表面８７でキャビティを形成することができる。このキャビティにアルミニウム溶湯３９を供給してキャビティ内でアルミニウム鋳物を鋳造することができる。
鋳造装置本体８１は、大気圧下で自重を利用してアルミニウム溶湯３９をキャビティ内に流込む構成にしたもので、この点で第１実施形態の鋳造装置本体２１と異なる。
【００６３】
加えて、鋳造装置本体８１は、キャビティを形成する金型表面８７のうち、シリンダブロックのシリンダ部（薄肉部）に相当する部位８７ａに沿って、すなわち固定型８３の左下部及び中子８５の外周に加熱部（カートリッジヒータ）８８を配置するように鋳造金型８２に埋設したものである。
これにより、金型表面８７の部位８７ａを所定温度（一例として、４００〜５００℃未満）に加熱することができる。
金型表面８７の部位８７ａは、金型表面８７のうちで、比較的湯回り性を良好に確保することが難しい部位である。
【００６４】
次に、本発明に係る第２実施形態の鋳造方法をアルミニウム鋳造装置８０で実施する例について図３及び図９〜図１２に基づいて説明する。
先ず、図３のＳＴ１０の工程を説明する。
図９に示す鋳造金型８２の可動型８４を移動することにより、鋳造金型８２を型開きし、固定型８３、可動型８４及び中子８５の金型表面８７の部位８７ａに離型剤を塗布する。
【００６５】
図１０（ａ），（ｂ）は本発明に係る第２実施形態のアルミニウム鋳造方法の第１説明図であり、ＳＴ１１〜１３を示す。
（ａ）において、金型表面８７の部位８７ａに離型剤を塗布することで、部位８７ａに離型層１００を形成した後、鋳造金型８２を型締して金型表面８７でキャビティを形成する。
金型表面８７の部位８７ａに塗布した離型剤は、粉末状のマグネシウムを２〜２０重量％含有させた油性の離型剤である。なお、マグネシウムの含有量は５〜１０重量％であることがより好ましい。
マグネシウムの含有量を２〜２０重量％、好ましくは５〜１０重量％に設定した理由は、第１実施形態と同じ理由なので説明を省略する。
【００６６】
金型表面８７の部位８７ａに離型層１００を形成した後、加熱部（カートリッジヒータ）８８を加熱する。このとき、金型表面８７の部位８７ａの温度を、一例として４００〜５００℃未満になるように加熱部（カートリッジヒータ）８８を制御する。
【００６７】
（ｂ）において、図９に示す窒素ガス導入部５０の窒素用開閉弁５３を開状態に切換える。窒素用開閉弁５３を開状態に切換えることで、窒素ガスボンべ５２内の窒素ガスを窒素導入流路５１に流す。これにより、窒素ガスボンべ５２内の窒素ガスを窒素導入流路５１を介して金型表面８７で形成したキャビティ内に導入する。
【００６８】
ここで、金型表面８７の部位８７ａを、加熱部（カートリッジヒータ）８８で、一例として４００〜５００℃未満に加熱している。これにより、離型層１００の表面のマグネシウムと窒素ガスとが反応して、この部位８７ａの表面に窒化マグネシウム（Ｍｇ3Ｎ2）１０２を生成する。
【００６９】
ここで前述したように、離型剤に含むマグネシウムの含有量を２〜２０重量％に設定することにより、金型表面８７の部位８７ａを、加熱部（カートリッジヒータ）８８で、一例として４００〜５００℃未満）まで加熱することで、離型層１００を加熱して窒化マグネシウム１０２を生成しやすくすることができる。このため、窒化マグネシウム１０２を効率よく生成することができる。
また、４００〜５００℃未満に加熱することで、雰囲気を７００℃以下に抑えることができるので、鋳造金型８２の耐久性を維持することができる。
そして、金型表面２５の部位８７ａに窒化マグネシウム１０２を生成させた後、図９に示す窒素用開閉弁５３を閉状態に切換える。
【００７０】
図１０で説明したように、窒化マグネシウム１０２を生成する際に、先ずマグネシウムを含有した離型剤を、金型表面８７の部位８７ａに塗布し、次にキャビティに窒素ガスを導入する。離型層１００の表面のマグネシウムが窒素ガスに反応して窒化マグネシウム１０２を生成する。
これにより、離型層１００に含有した全てのマグネシウムのうち、離型層１００の表面に露出したマグネシウムだけに窒素ガスを反応させることができる。このため、窒化マグネシウム１０２の生成時間を短くすることができる。
【００７１】
加えて、離型層１００の表面に露出したマグネシウムだけに窒素ガスを反応させて窒化マグネシウム１０２を生成すればよいので、窒素ガスの使用量を少なくすることができる。
【００７２】
ここで、金型表面８７の部位８７ａにマグネシウムを付着させる方法として、マグネシウムを加熱することにより昇華し、昇華した気体状のマグネシウムをキャビティ内に導入することにより、気体状のマグネシウムを部位８７ａに析出させるという方法も考えられる。
【００７３】
しかし、この方法を採用するためには、マグネシウムを昇華させるための加熱手段を必要とし、加えて昇華した気体状のマグネシウムを、例えば不活性ガスでキャビティ内に導くためにガス導入手段を必要とする。このため、設備費が嵩み、鋳造品のコストを抑える妨げになる。
そこで、マグネシウムを含有した離型剤を金型表面８７の部位８７ａに塗布することにした。これにより、マグネシウムを昇華するための加熱手段や、気体状のマグネシウムをキャビティに導入するガス導入手段を不要にすることができる。
【００７４】
加えて、鋳造工程後に鋳造金型８２から鋳物を離型するために、金型表面８７に離型剤を塗布することは一般的な作業工程であり、この塗布工程を利用してマグネシウムを金型表面８７の部位８７ａに塗布することができるので、金型表面８７の部位８７ａにマグネシウムを塗布するための工程を新たに加える必要はない。このため、鋳造工程の簡素化を図ることができる。
【００７５】
次に、図３のＳＴ１４の工程を図１１及び図１２で説明する。
図１１（ａ），（ｂ）は本発明に係る第２実施形態のアルミニウム鋳造方法の第２説明図である。
（ａ）において、鋳造装置本体８１の注湯槽９７を傾けることにより、注湯槽９７のアルミニウム溶湯３９を湯口９６及び湯路９５を通してキャビティに矢印の如く供給する。
【００７６】
ここで、第１実施形態と同様に、離型剤を油性の離型剤とした。油性の離型剤を使用することで、マグネシウムと水（酸素）との反応を防止するようにした。これにより、キャビティ内に窒素ガスを導入することで窒化マグネシウムを生成し、この窒化マグネシウムでアルミニウム溶湯３９の表面を還元してアルミニウム溶湯３９の流動性を好適に保つことが可能になる。
【００７７】
ところで、アルミニウム溶湯３９は、第１実施形態で説明したように粘性流体の一種であるから流路断面積が大きいときには湯回り性を好適に保ちやすく、流路断面積が小さいときや流路断面の縦寸法又はよこ寸法が小さいときには湯回り性が悪くなる。キャビティには湯回り性の悪い部位がどうしても存在する。
このため、広い空間を形成する金型表面８７の部位（湯回り性が良好な部位）８７ｂにおいては、万が一アルミニウム溶湯３９の表面３９ａに酸化物３９ｂが発生していても、アルミニウム溶湯３９を円滑に流すことができる。
【００７８】
一方、狭い空間を形成する金型表面８７の部位（すなわち、湯回り性を良好に確保することが難しい部位）８７ａにおいてはアルミニウム溶湯３９は比較的流れ難いので、アルミニウム表面３９ａに酸化物３９ｂが発生していると、アルミニウム溶湯３９を円滑に流すことが難しい。
そこで、狭い空間を形成する金型表面８７の部位８７ａにおいては、部位８７ａに窒化マグネシウム１０３を生成させ、この窒化マグネシウム１０３でアルミニウム溶湯３９の酸化物３９ｂを還元することにした。この作用を（ｂ）で説明する。
【００７９】
（ｂ）において、キャビティ内に供給したアルミニウム溶湯３９が、金型表面８７の部位８７ａまで到達すると、アルミニウム溶湯３９の表面３９ａが、窒化マグネシウム１０２に接触する。
このアルミニウム溶湯３９の表面３９ａには酸化物３９ｂが発生している可能性があるが、万が一酸化物３９ｂが発生していても、酸化物３９ｂが窒化マグネシウム１０２と反応して酸化物３９ｂから酸素を取り除くことができる。
【００８０】
これにより、アルミニウム溶湯３９の表面３９ａに酸化皮膜が発生することを防いで、アルミニウム溶湯３９の表面張力が増大することを抑えることができる。従って、金型表面８７の部位８７ａにおいて、アルミニウム溶湯３９の湯廻り性を好適に保つことができる。
【００８１】
図１２（ａ），（ｂ）は本発明に係る第２実施形態のアルミニウム鋳造方法の第３説明図である。
（ａ）において、注湯槽９７からアルミニウム溶湯３９をキャビティに所定量供給した後、注湯槽９７を水平に戻す。アルミニウム溶湯３９が凝固した後、昇降手段９４で中子８５を矢印▲１▼の如く下げ、移動手段９３で可動型８４を矢印▲２▼の如く移動することにより、鋳造金型８２を型開きする。
【００８２】
（ｂ）において、鋳造金型８２を型開きすることにより、アルミニウム溶湯３９（（ａ）に示す）が凝固して得たアルミニウム鋳造品１０５を取り出す。アルミニウム鋳造品１０５は、注湯の際に湯廻り性を好適に保つことができるので、品質をより優れたものとすることができる。
このアルミニウム鋳造品１０５から非製品部１０５ａ及び非製品部１０５ｂを除去した後、製品部を加工してエンジンのシリンダブロックを得る。
【００８３】
次に、第３実施形態を図１３〜図１９に基づいて説明する。
図１３は本発明に係る鋳造金型によるアルミニウム鋳造方法（第３実施形態）を実施するためのアルミニウム鋳造装置の全体概略図である。
アルミニウム鋳造装置１２０は、鋳造金型１２２を備えた鋳造装置本体１２１と、鋳造金型１２２の金型表面２５で形成したキャビティ内に窒素（Ｎ2）ガスを導入する窒素ガス導入部１３０とを備える。
金型表面２５は、第１実施形態と同様に固定型２３及び可動型２４に形成した表面である。
【００８４】
鋳造装置本体１２１は、第１実施形態の鋳造金型２２から加熱部２７を取除いたものであり、その他の構成は鋳造装置本体２１と同様である。
また、窒素ガス導入部１３０は、第１実施形態を構成する窒素ガス導入部５０の窒素導入流路５１の途中に加熱部（ヒータ）１３１を備えたもので、その他の構成は窒素ガス導入部５０と同様である。
窒素ガス導入部１３０によれば、加熱部（ヒータ）１３１を備えることで、窒素導入流路５１を流れる窒素ガスを所定温度（一例として、４００〜５００℃未満）に加熱することができる。
【００８５】
以下、本発明に係る第３実施形態の鋳造方法をアルミニウム鋳造装置１２０で実施する例について説明する。
図１４は本発明に係る第３実施形態のアルミニウム鋳造方法を説明するフローチャートであり、図中ＳＴ××はステップ番号を示す。
ＳＴ２０；鋳造金型を型開きした状態で、キャビティを形成する金型表面にマグネシウムを含有した離型剤を塗布する。
ＳＴ２１；鋳造金型を型締めすることにより、離型剤を塗布した金型表面でキャビティを形成する。
ＳＴ２２；加熱した窒素ガスをキャビティ内に導入し、この窒素ガスをマグネシウムに反応させることにより金型表面に窒化マグネシウムを生成する。
ＳＴ２３；この窒化マグネシウムを生成させたキャビティ内に、アルミニウム溶湯を供給してアルミニウム溶湯の表面を窒化マグネシウムで還元させながらキャビティ内でアルミニウム製の鋳物を鋳造する。
以下、本発明に係る鋳造金型によるアルミニウム鋳造方法のＳＴ２０〜ＳＴ２３の工程を図１５〜図１９で詳しく説明する。
【００８６】
先ず、ＳＴ２０において、図１３に示す鋳造金型１２２の可動型２４を矢印の如く移動することにより、鋳造金型２２を型開きする。次に、固定型２３及び可動型２４のそれぞれの金型表面２５（鋳物の薄肉部に相当する部位２５ａ及び鋳物のその他の部位２５ｂ）に離型剤を塗布する。
【００８７】
図１５は本発明に係る第３実施形態のアルミニウム鋳造方法の第１説明図であり、ＳＴ２０及びＳＴ２１を示す。
金型表面２５に離型剤を塗布することにより離型層１３５を形成した後、鋳造金型１２２を型締してそれぞれの金型表面２５でキャビティを形成する。
金型表面２５に塗布した離型剤は、粉末状のマグネシウムを２〜２０重量％含有させた油性の離型剤である。なお、マグネシウムの含有量は５〜１０重量％であることがより好ましい。
マグネシウムの含有量を２〜２０重量％、好ましくは５〜１０重量％に設定した理由は、第１実施形態の理由と同じであり説明を省略する。
【００８８】
図１６は本発明に係る第３実施形態のアルミニウム鋳造方法の第２説明図であり、ＳＴ２２の前半を示す。
窒素ガス導入部１３０の加熱部１３１を加熱状態にする。この状態で、窒素用開閉弁５３を開状態に切換える。窒素用開閉弁５３を開状態に切換えることで、窒素ガスボンべ５２内の窒素ガスを窒素導入流路５１に流す。これにより、窒素導入流路５１内の窒素ガスを加熱部１３１で加熱し、加熱した窒素ガスを窒素導入流路５１を介してキャビティ内に導入する。
【００８９】
このように、窒素ガスを加熱部１３１で単独で個別に加熱することで、窒素導入流路６１を流れる窒素ガスを効率よく所定温度（一例として、４００〜５００℃未満）に加熱することができる。
【００９０】
図１７は本発明に係る第３実施形態のアルミニウム鋳造方法の第３説明図であり、ＳＴ２２の後半を示す。
ここで、キャビティ内に導入した窒素ガスは、所定温度（一例として、４００〜５００℃未満）に加熱している。
これにより、離型層１３５の表面のマグネシウムと窒素ガスとが反応して、離型層１３５の表面に窒化マグネシウム（Ｍｇ3Ｎ2）１３６を生成する。
【００９１】
ここで前述したように、離型剤に含むマグネシウムの含有量を２〜２０重量％に設定することにより、窒素ガスを、図１６に示す加熱部１３１で、一例として４００〜５００℃未満）に加熱することで、離型層１３５を加熱して窒化マグネシウム１３６を生成しやすくすることができる。このため、窒化マグネシウム１３６を効率よく生成することができる。
また、４００〜５００℃未満に加熱することで、雰囲気を７００℃以下に抑えることができるので、鋳造金型１２２の耐久性を維持することができる。
そして、離型層１３５の表面に窒化マグネシウム１３６を生成させた後、図１６に示す窒素用開閉弁５３を閉状態に切換える。
【００９２】
図１５及び図１７で説明したように、窒化マグネシウム１３６を生成する際に、先ずマグネシウムを含有した離型剤を金型表面２５に塗布し、次にキャビティに窒素ガスを導入する。離型層１３５の表面のマグネシウムが窒素ガスに反応して窒化マグネシウム１３６を生成する。
これにより、離型層１３５に含有した全てのマグネシウムのうち、離型層１３５の表面に露出したマグネシウムだけに窒素ガスを反応させることができる。このため、窒化マグネシウム１３６の生成時間を短くすることができる。
【００９３】
加えて、離型層１３５の表面に露出したマグネシウムだけに窒素ガスを反応させて窒化マグネシウム１３６を生成すればよいので、窒素ガスの使用量を少なくすることができる。
【００９４】
ここで、金型表面２５にマグネシウムを付着させる方法として、マグネシウムを加熱することにより昇華し、昇華した気体状のマグネシウムをキャビティ内に導入することにより、気体状のマグネシウムを金型表面２５に析出させるという方法も考えられる。
【００９５】
しかし、この方法を採用するためには、マグネシウムを昇華させるための加熱手段を必要とし、加えて昇華した気体状のマグネシウムを、例えば不活性ガスでキャビティ内に導くためにガス導入手段を必要とする。このため、設備費が嵩み、鋳造品のコストを抑える妨げになる。
【００９６】
そこで、マグネシウムを含有した離型剤を金型表面２５に塗布することにした。これにより、マグネシウムを昇華するための加熱手段や、気体状のマグネシウムをキャビティに導入するガス導入手段を不要にすることができる。
【００９７】
加えて、鋳造工程後に鋳造金型１２２から鋳物を離型するために、金型表面２５に離型剤を塗布することは一般的な作業工程であり、この塗布工程を利用してマグネシウムを金型表面２５に塗布することができるので、金型表面２５にマグネシウムを塗布するための工程を新たに加える必要はない。このため、鋳造工程の簡素化を図ることができる。
【００９８】
図１８（ａ），（ｂ）は本発明に係る第３実施形態のアルミニウム鋳造方法の第４説明図であり、ＳＴ２３の前半を示す。
（ａ）において、鋳造装置本体１２１のほぞ３７を操作して湯口３６を開口させることにより、注湯槽３８のアルミニウム溶湯３９を湯口３６及び湯路３４を通してキャビティに矢印の如く供給する。
【００９９】
ここで、第１実施形態と同様に、離型剤を油性の離型剤とした。油性の離型剤を使用することで、マグネシウムと水（酸素）との反応を防止するようにした。これにより、キャビティ内に窒素ガスを導入することで窒化マグネシウムを生成し、この窒化マグネシウムでアルミニウム溶湯３９の表面を還元してアルミニウム溶湯３９の流動性を好適に保つことが可能になる。
【０１００】
（ｂ）において、キャビティ内に供給したアルミニウム溶湯３９の表面３９ａが、窒化マグネシウム５８ｂに接触する。ここで、アルミニウム溶湯３９の表面３９ａには酸化物３９ｂが発生している可能性があるが、万が一酸化物３９ｂが発生していても、酸化物３９ｂが窒化マグネシウム５８ｂと反応して酸化物３９ｂから酸素を取り除くことができる。
【０１０１】
これにより、アルミニウム溶湯３９の表面３９ａに酸化皮膜が発生することを防いで、アルミニウム溶湯３９の表面張力が増大することを抑えることができる。従って、アルミニウム溶湯３９のキャビティへの湯廻り性を好適に保つことができる。
【０１０２】
特に、狭い空間を形成する金型表面２５の部位（すなわち、流動性を良好に確保することが難しい部位）２５ａにおいてはアルミニウム溶湯３９は比較的流れ難いので、アルミニウム表面３９ａに酸化物３９ｂが発生していると、アルミニウム溶湯３９を円滑に流すことが難しい。
このため、金型表面２５の部位２５ａにおいて、湯回り性を良好に確保することができ、より高い効果を得ることができる。
【０１０３】
図１９（ａ），（ｂ）は本発明に係る第３実施形態のアルミニウム鋳造方法の第５説明図であり、ＳＴ２３の後半を示す。
（ａ）において、注湯槽３８からアルミニウム溶湯３９をキャビティ側に所定量供給した後、ほぞ３７で湯口３６を閉じる。この状態で、プランジャ３５をキャビティに向けて押出すことにより、アルミニウム溶湯３９をキャビティ内に充填する。
【０１０４】
（ｂ）において、鋳造金型１２２を型開きすることにより、アルミニウム溶湯３９（（ａ）に示す）が凝固して得たアルミニウム鋳造品３９ｃを取り出す。アルミニウム鋳造品３９ｃは、注湯の際に湯廻り性を好適に保つことができるので、品質をより優れたものとすることができる。
このアルミニウム鋳造品３９ｃを加工して図１に示すディスクロータ１０を得る。
【０１０５】
次に、第４実施形態を図２０〜図２３に基づいて説明する。
図２０は本発明に係る鋳造金型によるアルミニウム鋳造方法（第４実施形態）を実施するためのアルミニウム鋳造装置の全体概略図である。
アルミニウム鋳造装置１４０は、鋳造金型１４２を備えた鋳造装置本体１４１と、鋳造金型１４２の金型表面８７で形成したキャビティ内に窒素（Ｎ2）ガスを導入する窒素ガス導入部１３０とを備える。
金型表面８７は、第２実施形態と同様に固定型８３、可動型８４及び中子８５に形成した表面である。
鋳造装置本体１４１は、第２実施形態の鋳造金型１４２から加熱部８８を取除いたものであり、その他の構成は鋳造装置本体１４１と同様である。
【０１０６】
次に、本発明に係る第４実施形態の鋳造方法をアルミニウム鋳造装置１４０で実施する例について図１４及び図２０〜図２３に基づいて説明する。
先ず、図１４のＳＴ２０の工程を説明する。
図２０に示す鋳造金型１４２の可動型８４を移動することにより、鋳造金型１４２を型開きの状態にし、固定型８３及び可動型８４のそれぞれの金型表面８７に離型剤を塗布する。
【０１０７】
図２１（ａ），（ｂ）は本発明に係る第４実施形態のアルミニウム鋳造方法の第１説明図であり、（ａ）はＳＴ２１を示し、（ｂ）はＳＴ２２を示す。
（ａ）において、金型表面８７（鋳物の薄肉部を成形する部位８７ａ、鋳物のその他部位を成形する部位８７ｂ）に離型剤を塗布することで、金型表面８７に離型層１４５を形成した後、鋳造金型１４２を型締して金型表面１４２でキャビティを形成する。
【０１０８】
金型表面８７に塗布した離型剤は、粉末状のマグネシウムを２〜２０重量％含有させた油性の離型剤である。なお、マグネシウムの含有量は５〜１０重量％であることがより好ましい。
マグネシウムの含有量を２〜２０重量％、好ましくは５〜１０重量％に設定した理由は、第１実施形態と同じ理由であり説明を省略する。
【０１０９】
図２０に戻って、窒素ガス導入部１３０の加熱部１３１を加熱状態にする。この状態で、窒素用開閉弁５３を開状態に切換える。窒素用開閉弁５３を開状態に切換えることで、窒素ガスボンべ５２内の窒素ガスを窒素導入流路５１に流す。これにより、窒素導入流路５１内の窒素ガスを加熱部１３１で加熱し、加熱した窒素ガスを窒素導入流路５１を介して金型表面８７で形成したキャビティ内に導入する。
【０１１０】
このように、窒素ガスを加熱部１３１で単独で個別に加熱することで、窒素導入流路６１を流れる窒素ガスを効率よく所定温度（一例として、４００〜５００℃未満）に加熱することができる。
【０１１１】
（ｂ）において、キャビティ内に導入した窒素ガスは、所定温度（一例として、４００〜５００℃未満）に加熱している。
これにより、離型層１３５の表面のマグネシウムと窒素ガスとが反応して、離型層１４５の表面に窒化マグネシウム（Ｍｇ3Ｎ2）１４６を生成する。
【０１１２】
ここで前述したように、離型剤に含むマグネシウムの含有量を２〜２０重量％に設定することにより、窒素ガスを、図２０に示す加熱部１３１で、一例として４００〜５００℃未満）に加熱することで、離型層１４５を加熱して窒化マグネシウム１４６を生成しやすくすることができる。このため、窒化マグネシウム１４６を効率よく生成することができる。
また、４００〜５００℃未満に加熱することで、雰囲気を７００℃以下に抑えることができるので、鋳造金型の耐久性を維持することができる。
そして、離型層１４５の表面に窒化マグネシウム１４６を生成させた後、図２０に示す窒素用開閉弁５３を閉状態に切換える。
【０１１３】
図２１で説明したように、窒化マグネシウム１４６を生成する際に、先ずマグネシウムを含有した離型剤を金型表面８７に塗布し、次にキャビティに窒素ガスを導入する。離型層１４５の表面のマグネシウムが窒素ガスに反応して窒化マグネシウム１４６を生成する。
これにより、離型層１４５に含有した全てのマグネシウムのうち、離型層１４５の表面に露出したマグネシウムだけに窒素ガスを反応させることができる。このため、窒化マグネシウム１４６の生成時間を短くすることができる。
【０１１４】
加えて、離型層１４５の表面に露出したマグネシウムだけに窒素ガスを反応させて窒化マグネシウム１４６を生成すればよいので、窒素ガスの使用量を少なくすることができる。
【０１１５】
ここで、金型表面８７にマグネシウムを付着させる方法として、マグネシウムを加熱することにより昇華し、昇華した気体状のマグネシウムをキャビティ内に導入することにより金型表面８７に析出させるという方法も考えられる。
しかし、この方法を採用するためには、マグネシウムを昇華させるための加熱手段を必要とし、加えて昇華した気体状のマグネシウムを、例えば不活性ガスでキャビティ内に導くためにガス導入手段を必要とする。このため、設備費が嵩み、鋳造品のコストを抑える妨げになる。
【０１１６】
そこで、マグネシウムを含有した離型剤を金型表面８７に塗布することにした。これにより、マグネシウムを昇華するための加熱手段や、気体状のマグネシウムをキャビティに導入するガス導入手段を不要にすることができる。
【０１１７】
加えて、鋳造工程後に鋳造金型１４２から鋳物を離型するために、金型表面８７に離型剤を塗布することは一般的な作業工程であり、この塗布工程を利用してマグネシウムを金型表面８７に塗布することができるので、金型表面８７にマグネシウムを塗布するための工程を新たに加える必要はない。このため、鋳造工程の簡素化を図ることができる。
【０１１８】
図２２（ａ），（ｂ）は本発明に係る第４実施形態のアルミニウム鋳造方法の第２説明図であり、ＳＴ２３の前半を示す。
（ａ）において、鋳造装置本体１４１の注湯槽９７を傾けることにより、注湯槽９７のアルミニウム溶湯３９を湯口９６及び湯路９５を通して金型表面８７で形成したキャビティに矢印の如く供給する。
【０１１９】
ここで、第１実施形態と同様に、離型剤を油性の離型剤とした。油性の離型剤を使用することで、マグネシウムと水（酸素）との反応を防止するようにした。これにより、キャビティ内に窒素ガスを導入することで窒化マグネシウムを生成し、この窒化マグネシウムでアルミニウム溶湯３９の表面を還元してアルミニウム溶湯３９の流動性を好適に保つことが可能になる。
【０１２０】
（ｂ）において、キャビティ内に供給したアルミニウム溶湯３９の表面３９ａが、窒化マグネシウム５８ｂに接触する。ここで、アルミニウム溶湯３９の表面３９ａには酸化物３９ｂが発生している可能性があるが、万が一酸化物３９ｂが発生していても、酸化物３９ｂが窒化マグネシウム１４６と反応して酸化物３９ｂから酸素を取り除くことができる。
【０１２１】
これにより、アルミニウム溶湯３９の表面３９ａに酸化皮膜が発生することを防いで、アルミニウム溶湯３９の表面張力が増大することを抑えることができる。従って、アルミニウム溶湯３９のキャビティへの湯廻り性を好適に保つことができる。
【０１２２】
特に、狭い空間を形成する金型表面８７のうちの部位（湯回り性を良好に確保することが難しい部位）８７ａにおいてはアルミニウム溶湯３９は比較的流れ難いので、アルミニウム表面３９ａに酸化物３９ｂが発生していると、アルミニウム溶湯３９を円滑に流すことが難しい。
このため、金型表面８７のうちの部位８７ａにおいて、湯回り性を良好に保つことができ、より高い効果を得ることができる。
【０１２３】
図２３（ａ），（ｂ）は本発明に係る第４実施形態のアルミニウム鋳造方法の第３説明図であり、ＳＴ２３の後半を示す。
（ａ）において、注湯槽９７からアルミニウム溶湯３９をキャビティに所定量供給した後、注湯槽９７を水平に戻す。アルミニウム溶湯３９が凝固した後、昇降手段９４で中子８５を矢印▲３▼の如く下げ、移動手段９３で可動型８４を矢印▲４▼の如く移動することにより、鋳造金型１４２を型開きする。
【０１２４】
（ｂ）において、鋳造金型１４２を型開きすることにより、アルミニウム溶湯３９（（ａ）に示す）が凝固して得たアルミニウム鋳造品１０５を取り出す。アルミニウム鋳造品１０５は、注湯の際に湯廻り性を好適に保つことができるので、品質をより優れたものとすることができる。
このアルミニウム鋳造品１０５から非製品部１０５ａ及び非製品部１０５ｂを除去した後、製品部を加工してエンジンのシリンダブロックを得る。
【０１２５】
なお、前記第１、第２実施形態では、金型表面２５の部位２５ａや金型表面８７の８７ａに離型剤を塗布し、それぞれの部位２５ａ，８７ａを加熱する例について説明したが、これに限らないで、金型表面２５，８７の表面全域に離型剤を塗布することも可能である。この場合、金型表面２５，８７全域を加熱してもよく、それぞれの部位２５ａ，８７ａのみを加熱してもよい。
【０１２６】
さらに、前記実施形態のアルミニウムの鋳造方法は、一例としてシリコン、ニッケルや銅を含んだアルミニウム合金や純粋なアルミニウムに適用することが可能である。
【０１２７】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１は、窒化マグネシウムを生成する際に、先ずマグネシウムを含有した離型剤を金型表面に塗布し、次にキャビティに窒素ガスを導入する。離型剤の表面のマグネシウムが窒素ガスに反応して窒化マグネシウムを生成する。
これにより、離型剤に含有した全てのマグネシウムのうち、離型剤の表面に露出したマグネシウムだけに窒素ガスを反応させることができる。このため、窒化マグネシウムの生成時間を短くすることができる。従って、アルミニウム鋳造品の生産性を高めることができる。
加えて、離型剤の表面に露出したマグネシウムだけに窒素ガスを反応させて窒化マグネシウムを生成すればよいので、窒素ガスの使用量を少なくすることができ、鋳造品のコストを抑えることができる。
【０１２８】
また、マグネシウムを含有した離型剤を金型表面に塗布することにした。これにより、マグネシウムを昇華するための加熱手段や、気体状のマグネシウムをキャビティに導入するガス導入手段を不要にすることができる。
加えて、鋳造の際には、鋳造工程後に金型から鋳物を離型するために、金型表面に離型剤を塗布することは一般的に実施する作業工程であり、金型表面にマグネシウムを塗布するための工程を新たに加える必要はない。このため、鋳造工程の簡素化を図ることができる。
このように、加熱手段やガス導入手段を不要にでき、かつ鋳造工程を簡素にできるので、鋳造品のコストを抑えることができる。
【０１２９】
請求項２は、離型剤を油性の離型剤とすることで、マグネシウムと水（酸素）との反応を防止するようにした。これにより、キャビティ内に窒素ガスを導入することで窒化マグネシウムを生成し、この窒化マグネシウムでアルミニウム溶湯の表面を還元してアルミニウム溶湯の流動性を好適に保つことが可能になる。従って、アルミニウム鋳造品の生産性を高めることができる。
【０１３０】
請求項３は、離型剤のマグネシウム含有量を２〜２０重量％に設定した。
マグネシウムの含有量を２重量％以上に設定することで、窒化マグネシウムを生成する際の金型又は窒素ガスの加熱温度を抑えることができるので、鋳造工程のサイクルタイムを短くして生産性を高めることができる。
また、マグネシウムの含有量を２０重量％以下に設定することで、窒化マグネシウムを生成する際の反応熱を７００℃より低く抑えることができるので、雰囲気温度を抑えて、金型の耐久性を高めることができる。
【０１３１】
請求項４は、キャビティのうちの湯回り性の悪い部位のみに離型剤を塗布することで、この部位に部位に窒化マグネシウムを生成することができる。
これにより、アルミニウム溶湯が湯回り性の悪い部位まで到達したとき、アルミニウム溶湯の表面を窒化マグネシウムに接触させることができる。このアルミニウム溶湯の表面には酸化物が発生している可能性があるが、万が一酸化物が発生していても、酸化物が窒化マグネシウムと反応して酸化物から酸素を取り除くことができる。
【０１３２】
酸化物から酸素を取除くことにより、アルミニウム溶湯の表面に酸化皮膜が発生することを防いで、アルミニウム溶湯の表面張力が増大することを抑えることができる。従って、湯回り性が悪い部位においても、アルミニウム溶湯の湯廻り性を好適に保つことができるので、アルミニウム製の鋳物を鋳造する工程を短くして生産性を高めることができる。
【０１３３】
加えて、湯回り性の悪い部位にのみ離型剤を塗布して、離型剤のマグネシウムに窒素ガスを反応させることにより、この部位にのみ窒化マグネシウムを生成させることができる。このため、窒素の使用量をさらに減らすことが可能になり、アルミニウム鋳造品のコストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る鋳造金型によるアルミニウム鋳造方法（第１実施形態）で鋳造したディスクロータの斜視図
【図２】本発明に係る鋳造金型によるアルミニウム鋳造方法（第１実施形態）を実施するためのアルミニウム鋳造装置の全体概略図
【図３】本発明に係る第１実施形態のアルミニウム鋳造方法を説明するフローチャート
【図４】本発明に係る第１実施形態のアルミニウム鋳造方法の第１説明図
【図５】本発明に係る第１実施形態のアルミニウム鋳造方法の第２説明図
【図６】本発明に係る第１実施形態のアルミニウム鋳造方法の第３説明図
【図７】本発明に係る第１実施形態のアルミニウム鋳造方法の第４説明図
【図８】本発明に係る第１実施形態のアルミニウム鋳造方法の第５説明図
【図９】本発明に係る鋳造金型によるアルミニウム鋳造方法（第２実施形態）を実施するためのアルミニウム鋳造装置の全体概略図
【図１０】本発明に係る第２実施形態のアルミニウム鋳造方法の第１説明図
【図１１】本発明に係る第２実施形態のアルミニウム鋳造方法の第２説明図
【図１２】本発明に係る第２実施形態のアルミニウム鋳造方法の第３説明図
【図１３】本発明に係る鋳造金型によるアルミニウム鋳造方法（第３実施形態）を実施するためのアルミニウム鋳造装置の全体概略図
【図１４】本発明に係る第３実施形態のアルミニウム鋳造方法を説明するフローチャート
【図１５】本発明に係る第３実施形態のアルミニウム鋳造方法の第１説明図
【図１６】本発明に係る第３実施形態のアルミニウム鋳造方法の第２説明図
【図１７】本発明に係る第３実施形態のアルミニウム鋳造方法の第３説明図
【図１８】本発明に係る第３実施形態のアルミニウム鋳造方法の第４説明図
【図１９】本発明に係る第３実施形態のアルミニウム鋳造方法の第５説明図
【図２０】本発明に係る鋳造金型によるアルミニウム鋳造方法（第４実施形態）を実施するためのアルミニウム鋳造装置の全体概略図
【図２１】本発明に係る第４実施形態のアルミニウム鋳造方法の第１説明図
【図２２】本発明に係る第４実施形態のアルミニウム鋳造方法の第２説明図
【図２３】本発明に係る第４実施形態のアルミニウム鋳造方法の第３説明図
【図２４】従来のアルミニウム鋳造方法を説明する概略図
【図２５】従来のアルミニウム鋳造方法の要部説明図
【符号の説明】
２０，８０，１２０，１４０…アルミニウム鋳造装置、２２，８２，１２２，１４２…鋳造金型（金型）、２５，８７…金型表面、２５ａ，８７ａ…金型表面のうちの薄肉部に相当する部位、２７，８８…金型を加熱する加熱部（カートリッジヒータ）、３９…アルミニウム溶湯、３９ａ…アルミニウム溶湯の表面、３９ｃ，１０５…アルミニウム鋳造品、４０，１００，１３５，１４５…離型層、５８ａ，４２，１０２，１３６，１４６…窒化マグネシウム、１３１…窒素ガスを加熱する加熱部。
Claims (4)
- キャビティを形成する金型表面にマグネシウムを含有した離型剤を塗布する工程と、
この離型剤を塗布した金型表面でキャビティを形成する工程と、
このキャビティ内に窒素ガスを導入し、この窒素ガスをマグネシウムに反応させることにより金型表面に窒化マグネシウムを生成させる工程と、
この窒化マグネシウムを生成させたキャビティ内に、アルミニウム溶湯を供給してアルミニウム溶湯の表面を窒化マグネシウムで還元させながらキャビティ内でアルミニウム製の鋳物を鋳造する工程と、からなる鋳造金型によるアルミニウム鋳造方法。 - 前記離型剤として油性の離型剤を使用したことを特徴とする請求項１記載の鋳造金型によるアルミニウム鋳造方法。
- 前記離型剤に含むマグネシウムの含有量を２〜２０重量％に設定したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の鋳造金型によるアルミニウム鋳造方法。
- 前記離型剤を塗布する部位を、前記金型表面のうちの湯回り性の悪い部位とすることを特徴とした請求項１、２又は３記載の鋳造金型によるアルミニウム鋳造方法。
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